WARMTEPOMPEN
Install Magazine 971 – september 2020
Waarop letten bij de selectie van een warmtepomp?
De Vitocal 200-G is voorzien van scroll-compressoren en is bestemd voor courante HVAC-toepassingen.
De Vitocal 300-G biedt verhoogde bedrijfszekerheid door de tweetraps uitvoering.
De Vitocal 350-HT Pro kan temperaturen tot 90°C leveren en werkt op het toekomstbestendige koelmiddel R1234ze.
Verwarmingsfabrikant Viessmann heeft zijn aanbod aan warmtepompen met hoge vermogens uitgebreid. Naar aanleiding daarvan organiseerde de firma een webinar, waarbij onder meer werd ingegaan op de selectiecriteria voor een warmtepomp. We geven enkele punten waar men best op let bij het ontwerp van een installatie.
Hou rekening met het regime
Het vermogen van een warmtepomp hangt af van het temperatuurregime. Om de toestellen onderling te kunnen vergelijken, geeft men het vermogen aan bij enkele genormeerde regimes, zoals bijvoorbeeld B0/W35 voor geothermische warmtepompen. De werkelijke omstandigheden zullen echter afwijken van die nominale omstandigheden, wat zijn invloed zal hebben op de werkingstemperaturen en het afgegeven vermogen. Vertrekt men van een aanzienlijk warmere bron, bijvoorbeeld door het gebruik van restwarmte, dan zullen hogere afgiftetemperaturen haalbaar worden. In andere omstandigheden kan men misschien kiezen voor een lagere afgiftetemperatuur, waardoor er betere COPs kunnen worden gehaald. Tevens is er dan meer vermogen beschikbaar. Dat principe kan bijvoorbeeld worden toegepast in systemen met betonkernactivering, die met zeer lage vertrektemperaturen werken.
Overigens is het moeite waard om te streven naar een zo goed mogelijke COP. De verschillen lijken op het eerste zicht misschien niet zo groot, maar men mag niet vergeten dat een warmtepomp een paar duizend draaiuren per jaar zal hebben. Als men dat verschil jaar na jaar optelt, dan zal een slecht scorende warmtepomp op het einde van de rit ettelijke kWh meer verbruikt hebben dan een efficiënte.
Dimensioneren op draaiuren
Als men een warmtepomp kiest voor een hybride installatie, moet men in de eerste plaats letten op het aantal draaiuren. Het piekvermogen is immers slechts uitzonderlijk nodig; het overgrote deel van de tijd werkt een installatie in deellast. Dimensioneert men een warmtepomp op 40% van de piekbehoefte, dan komt dat overeen met 80% van de draaiuren. De warmtepomp groter selecteren op bijvoorbeeld 60% of 100% van de piekbehoefte, levert dus relatief weinig extra draaiuren op. Met een eerder klein gedimensioneerde warmtepomp kan men dus toch een groot deel van de behoefte of jaarbasis dekken. Bij de selectie houdt men dus best rekening met het totaal aantal geleverde kWh in plaats van het vermogen.
Ook bij het dimensioneren van een geothermische bron is het aantal geleverde kWh van doorslaggevend belang. Dat bepaalt immers in grote mate of de bron zal uitgeput raken of niet, het maximale vermogen dat de bron moet kunnen leveren. Viessmann haalt het voorbeeld aan van een geothermische installatie waar naderhand ook een zwembadverwarming op werd aangesloten. De installatie kon voldoende vermogen leveren om het zwembad te verwarmen, maar door het extra verbruik werd er bijkomende energie aan de bodem onttrokken. De bron kon zich in de zomer onvoldoende regenereren, met problemen tot gevolg.
Hydraulische aansluiting
Een buffervat plaatsen heeft zin om de looptijd van de compressor te verlengen. Viessmann gaat uit van een minimale looptijd van 20 minuten, met een ideaal van 1-2 uur ononderbroken werking. Dat kan men best bereiken met een buffervat. Voorwaarde is wel dat het vat ook effectief warmte kan opslaan. De stratificatie in het vat moet dus bewaard blijven, wat op zijn beurt betekent dat het opladen en ontladen met zo weinig mogelijk turbulentie mag gepaard gaan. Er moeten dus voldoende lage stroomsnelheden worden aangehouden.
De hydraulische aansluiting moet er ook voor zorgen dat het buffervat altijd voldoende doorstroomd wordt. Een configuratie waarbij het buffervat via een aftakking doorstroomd wordt terwijl er ook een directe verbinding is tussen de warmtepomp en de verdeelinstallatie, zal er toe leiden dat er slechts een deel van het debiet door het buffervat zal gaan. De directe aansluitleiding zal immers als een bypass naar de installatie fungeren, en het vat zal zijn functie niet behoren kunnen uitvoeren. Hoeveel debiet er naar het buffervat gaat, hangt dan af van het verschil in drukverlies van de aftakking en van de hoofdleiding. Als de aftakking een te hoog drukverlies heeft, kan het debiet naar het buffervat wel eens teleurstellend klein uitvallen. Viessmann raadt dan ook aan om het buffervat in serie te schakelen tussen de warmtepomp en de verdeelinstallatie, zodat het hele debiet altijd door het vat gaat.
Combineren met een ketel
In een hybride installatie moet de regeling ervoor zorgen dat de ketel de warmtepomp niet wegdrukt. De warmtepomp moet dus voorrang krijgen, en de ketel mag pas opgestart worden als blijkt dat de warmtepomp alleen de gevraagde temperatuur niet kan bereiken. Als dan de insteltemperatuur bereikt is, moet de regeling de ketel uitschakelen, om zo de warmtepomp opnieuw de kans te geven om zoveel mogelijk bij te dragen. Blijft de ketel te lang werken, dan zal de warmtepomp nauwelijks nog aan verwarmen toe komen.
Sanitair warm water
De vraag naar sanitair warm water stelt zich voornamelijk in de woningbouw. Er zijn verschillende configuraties mogelijk. Allereerst kan men kiezen tussen een centraal systeem en een decentraal systeem. Kiest men voor een decentrale SWW-productie, dan zijn er twee opties: ofwel gebruikt men een warmtewisselaar, bijvoorbeeld geïntegreerd in een woningstation, ofwel plaatst men een kleine booster warmtepomp.
Een centrale productie, waarbij alle tappunten moeten bediend worden vanuit een groot voorraadvat, heeft als nadeel dat er grote warmteverliezen zijn. Om piekverbruik op te vangen moet een groot volume SWW altijd op temperatuur worden gehouden, terwijl er ook constant warm water moet worden rondgepompt. Deze aanpak is dus alleen zinvol in relatief kleine en eenvoudige installaties.
Een decentraal systeem waarbij elke woning is voorzien van een warmtewisselaar, al dan niet aangevuld met een boiler, kan soepeler op een wisselende vraag inspelen. Toch is ook dit niet zonder nadelen. Het regime van de primaire kring moet altijd hoog genoeg zijn om voldoende SWW-comfort te kunnen bieden. Daardoor kan men in deellast de afgiftetemperatuur van de centrale warmtepomp niet laten dalen om een betere COP te halen. Bovendien moet er ook voldoende vermogen beschikbaar zijn om tegelijk sanitair warm water en verwarming te kunnen leveren.
Een alternatief is om elke woning te voorzien van een kleine booster water-water warmtepomp, met als warmtebron de retourleiding van de primaire verwarmingskring. Het voordeel is dat er geen water aan hoge temperaturen moet worden opgeslagen of rondgepompt. De centrale warmtepomp kan aan een lager regime en dus gunstigere COPs werken. Omdat de booster warmtepomp kan beschikken over een warmtebron aan een hogere temperatuur, kunnen er voldoende hoge afgiftetemperaturen bereikt worden voor SWW, met een interessant rendement. Voorwaarde is wel dat er altijd voldoende debiet beschikbaar is in de primaire kring.
Viessmann heeft het Vitocal Pro-gamma geothermische warmtepompen met grote vermogens uitgebreid. Het assortiment dekt nu een brede waaier van toepassingen af, zowel voor klassieke verwarming, renovatie, sanitair warm water als warmtenetten en benutting van restwarmte. In de nabije toekomst zal dit nog aangevuld worden met lucht-water toestellen. Als totaalaanbieder blijft de firma immers investeren in toekomstgerichte technieken.
Door Alex Baumans
Foto’s: Viessmann
