WARMTEPOMPEN
Install Magazine 994 – november 2023
Innoverende warmtepomptoepassingen voor bestaande woningen
Het concept van Innova is bestemd voor flatgebouwen met een centrale stookplaats. (Bron: Innova)
De ruimtes hebben elk hun individuele water-lucht warmtepomp. (Bron: Innova)
De warmtepompen van Triple Solar hebben geen buitenunit, maar zijn verbonden met PVT-panelen. (Bron: Triple Solar)
Het buffervat zorgt voor een hydraulische scheiding tussen het warmtepompcircuit en het afgiftecircuit. (Bron: Vattenfall)
Elk jaar organiseert EHPA, de Europese vereniging van de warmtepompsector, de Heat Pump Award, een wedstrijd voor innoverende toepassingen van warmtepompen. De projecten zijn ingedeeld in verschillende categorieën: gebouwen, industrie, steden en voorbeeldprojecten. We wat dieper in op drie interessante inzendingen voor 2023 die zich specifiek richten op bestaande woningen. Dit is immers een van de grootste uitdagingen voor de energietransitie in gebouwen.
Oplossing voor rijwoningen
Huisvestingsmaatschappij De Woonschakel renoveerde 44 zorgwoningen in de gemeente Obdam in Noord-Holland om ze gasloos te maken. De bouwschil werd aangepakt, met extra isolatie voor het dak, kruipruimtes en spouwmuren. Ook werden de ramen vervangen en werd de afgifte-installatie van de verwarming gemoderniseerd om ze geschikt te maken voor het warmtepompsysteem van Triple Solar. De warmtepompen werden in de werkplaats gemonteerd op prefab skids, die dan in de woningen gebracht worden en aangesloten op de binneninstallatie. Naargelang de situatie komen die skids in een kast in de gang, onder de trap of in een berging.
Specifiek aan het systeem van Triple Solar is de warmtepomp geen buitenunit heeft, maar verbonden is aan PVT-panelen op het dak. Deze zonnepanelen zijn een combinatie van PV-panelen met een warmtewisselaar aan de achterkant. Ze leveren zowel stroom als warmte, en waarbij de warmtewisselaar dient als warmtebron voor de warmtepomp. Voor sanitair warm water is er een boiler van 80 liter. Deze techniek is een oplossing voor rijwoningen waar men moeilijk een buitenunit kwijt kan. Een bijkomend voordeel is dat er geen ventilatoren aan te pas komen en er dus geen geluid wordt geproduceerd. Vier PVT-panelen per warmtepomp volstaan.
Een-op-een vervanging van gaswandketels
De ambitie van Nederland om van aardgas af te raken, heeft heel wat bedrijven aangezet om met creatieve oplossingen te komen voor renovatie. De belangrijkste uitdaging is immers om de honderdduizenden gaswandketels in het gebouwenbestand zo eenvoudig mogelijk te vervangen. Dat wil zeggen dat het systeem in staat moest zijn om te werken in matig geïsoleerde huizen, liefst met behoud van de afgifte-installatie met radiatoren. Het moet dus vergelijkbare prestaties kunnen leveren als een gaswandketel: hoge afgiftetemperaturen en een relatief hoog piekvermogen.
De Zweedse firma Vattenfall rekent daarvoor op het Hirecoh-concept, een combinatie van een CO2-warmtepomp met een stratificatiebuffervat. Een CO2-warmtepomp kan hoge afgiftetemperaturen leveren (65-85°C), maar een beperking voor de toepassing in woningverwarming was tot nu toe dat de retourtemperatuur naar de warmtepomp niet te hoog mocht zijn, liefst onder 40°C. Met een conventioneel verwarmingsregime voor radiatoren wordt dat moeilijk. Daarom gebruikt Vattenfall een stratificatievat om de warmtepomp hydraulisch te scheiden van de afgifte-installatie. Zo kan men de vertrek- en retourtemperaturen van de warmtepomp loskoppelen van de vertrek- en retourtemperaturen van het radiatorcircuit.
Het stratificatievat helpt ook om het nodige piekvermogen te leveren. Het vermogen van de warmtepomp moduleert tussen 3 en 6 kW, wat onvoldoende is om de piekbehoefte op te vangen. Het buffervat kan echter 14 kWh nuttige warmte opslaan. Samen met het vermogen van de warmtepomp kan het systeem zo drie uur lang 10 kW leveren. Het buffervat staat ook in voor SWW-productie. Omdat de vertrektemperaturen van de warmtepomp tot 85°C kunnen gaan, is er geen probleem om voldoende hoge temperaturen te leveren voor legionellapreventie.
Overschakelen van een gasketel op het Hirecoh-concept zou slechts twee dagen in beslag nemen, omdat er geen drastische aanpassingen aan de woning of afgifte-installatie nodig zijn. Bovendien is CO2 een natuurlijk koelmiddel, er zijn dus geen beperkingen door de F-gassenreglementen. Het is ook niet-giftig en onbrandbaar zodat er geen speciale veiligheidsmaatregelen moeten worden genomen. De warmtepomp is als een monoblok uitgevoerd, wat deze techniek ook toegankelijk maakt voor installateurs zonder achtergrond in koeltechniek. Dit concept werd al op diverse plaatsen toegepast in Nederland.
Warmtenet met water-lucht warmtepompen in appartementen
Uit Italië komt een totaal ander antwoord op dezelfde vraag. Ook hier is de uitdaging hoe men een bestaande, niet al te best geïsoleerde woningen met radiatoren kan overschakelen op een warmtepomp zonder ingrijpende verbouwingen. De WLHP (Water Loop Heat Pump) is bestemd voor flatgebouwen met een centrale stookplaats, en werd toegepast in Verzuolo in de Italiaanse provincie Cuneo, aan de grens met Frankrijk.
Het is een tweetraps systeem van warmtepompen in cascade. De primaire warmtepomp vervangt de centrale ketel en produceert water aan een vrij lage temperatuur (20-35°C). Daardoor blijven de warmteverliezen in de circulatieleidingen beperkt, zodat het mogelijk is om de bestaande primaire kring te blijven gebruiken zonder extra isolatie. In de appartementen zelf worden de bestaande radiatoren vervangen door compacte water-lucht warmtepompen die de primaire kring als warmtebron gebruiken. Deze warmtepompen hebben ongeveer dezelfde afmetingen als een ventiloconvector en kunnen zowel in verwarmings- als in koelmodus werken. De vermogens van een individueel toestel gaan van 1,1 tot 3,5 kW. Omdat deze toestellen onafhankelijk werken, kunnen ze soepel inspelen op een wisselende bezetting in elke kamer. Ze kunnen op afstand gestuurd worden via app, Wifi of Modbus. Handig voor appartementsgebouwen is dat de warmtepompen uitgerust zijn met een elektronische energiemeter, voor een vlotte verdeling van de verwarmingskosten.
Voor SWW kan men een aparte water-water warmtepompboiler voorzien. De primaire kring kan ook gevoed worden met restwarmte of door een combinatie van een warmtepomp met zonnecollectoren, naargelang de situatie. Het is ook mogelijk om het systeem uit te breiden met een dry cooler om de overtollige warmte in de zomer af te voeren. De WLHP levert zo totaal thermisch comfort in winter en zomer, met een minimum aan aanpassing aan de gebouwen: de verdeelinstallatie kan in gebruik blijven. Alleen de ketel en de verwarmingslichamen moeten vervangen worden.
In hoeverre deze systemen hun beloften zullen waarmaken op de markt, blijft voorlopig gissen. Het is echter bemoedigend om te zien dat er volop gewerkt wordt aan creatieve oplossingen om de uitdaging van energietransitie in bestaande woningen aan te gaan. Doemdenken is nergens voor nodig. De techniek staat niet stil, en naarmate er ervaring wordt opgebouwd komen we dichter bij praktische systemen voor de decarbonisatie van verwarming in bestaande woningen.
Door Alex Baumans
