De warmtepomp voor verwarming (en later een aparte voor warm tapwater)
Voor veel mensen is een warmtepomp een beetje een moeilijk te begrijpen ding.
Dat komt omdat veel mensen de begrippen warmte en temperatuur door elkaar halen.
Toch heeft iedereen een warmtepomp in huis, namelijk de koelkast.
Ook een airco is een warmtepomp, die werkt alleen net de andere kant op, dan hoe wij hem gebruiken.
Wat doet een warmtepomp nu eigenlijk precies? Kort gezegd: hij verplaatst warmte (=energie) van een laag (niet bruikbaar) temperatuurniveau naar een hoger (wel bruikbaar) temperatuurniveau.
In ons geval is er sprake van een lucht/water warmtepomp, die in de zomer van 2009 is geplaatst.
Dat wil zeggen als warmtebron wordt lucht gebruikt (buitenlucht) en de warmte wordt afgegeven aan (CV-)water.
Ook als het buiten bijvoorbeeld -5°C is, kan er nog wel warmte uit de buitenlucht gehaald worden door deze bijvoorbeeld af te koelen naar -10°C. Bekijk het proces maar eens omgekeerd: als lucht van -10° naar -5° moet worden opgewarmd, moet je er een bepaalde hoeveelheid warmte (energie) in stoppen. Andersom kun je dezelfde hoeveelheid energie uit de lucht halen wanneer deze wordt afgekoeld van -5° naar -10°C.
Het mooie van een warmtepomp is, dat je door er 1 kW aan aandrijfvermogen in te stoppen een hoeveelheid thermisch vermogen van bijvoorbeeld 2 kW uit de buitenlucht kunt opnemen en er komt dan binnen in huis een hoeveelheid thermisch vermogen van 2 + 1 = 3 kW weer beschikbaar.
Met andere woorden je stopt er 1 kW elektrisch in en je krijgt er (in dit voorbeeld) 3 kW aan warmte voor terug.
Ter vergelijking: normale elektrische verwarmingen (bijv. elektrische kacheltjes) nemen bijv. 1 kW aan elektriciteit op en geven ook weer 1 kW aan warmte af.
De verhouding tussen de hoeveelheid nuttig geleverde warmte en de elektrische energie die er in gestopt is, noemt men de COP (Coefficient Of Performance).
In bovenstaand voorbeeld is de COP dus 3.
In ons huis haalden wij een gemiddelde over de periode mei 2011/ mei 2012 (inclusief opwarming van tapwater) van 3,51.
Jaargemiddelde over 2012 was ook 3,51.
Nadat we warm tapwater zijn gaan maken met een aparte WP-boiler is natuurlijk de COP van onze grote WP omhoog gegaan. Het jaargemiddelde ligt nu op ca 4,15.
Wij meten de warmte hoeveelheid met een Kamstrup Multical 601 warmtemeter in combinatie met een Ultraflow 54 flowdeel.
De maximale watertemperatuur in de vloerverwarming (bij -12°C buiten) is ca. 33°C. En onze tapwatertemperatuur staat op 52°C. Dat zou tbv douchen lager kunnen, maar dan is het voor keukengebruik te koud.
Onze warmtepomp kan tot -15°C zijn nominale vermogen afgeven.
Ter info: In (oost) Nederland worden CV installaties ontworpen voor buitentemperaturen van -12 °C.
De COP van een warmtepomp wordt hoger naarmate de temperatuur van de warmtebron en de temperatuur waarbij de warmte wordt afgegeven dichter bij elkaar liggen.
Dus de warmtebron moet zo warm mogelijk zijn en het verwarmingssysteem moet een "laag temperatuur verwarmingssysteem" zijn om efficiënt met een WP te kunnen werken.
Voorbeelden van "laag temperatuur verwarmingssystemen" zijn vloer- / wand- / plafond-verwarming of speciale convectoren met een groot oppervlak (en/of ondersteuning door een paar kleine ventilatoren).
Het is dus niet zinvol om een bestaande conventionele CV-installatie, die oorspronkelijk ontworpen is voor de standaard watertemperaturen van 90°C aanvoer en 70°C retour (bij het ontwerppunt van -12°C buitentemperatuur), te gebruiken in combinatie met een warmtepomp.
Er zijn ook warmtepompen die gebruik maken van de bodem als warmtebron (door middel van een waterbron of door honderden meters slang in de tuin in te graven; dit kan zowel horizontaal op ca. 1 à 2 m diepte als verticaal door lussen van slangen in één of enkele diepe boringen -soms meer dan 100 m- te laten zakken).
Deze installaties zijn duurder in aanschaf, maar voordeliger in het gebruik (hogere COP) , omdat de warmtebron (bodem) in het stookseizoen een hogere temperatuur (ca 11°C) heeft dan de buitenlucht.
Bij ons was een dergelijke installatie niet mogelijk zonder een bestaande tuin helemaal overhoop te halen.
Onze warmtepomp is een Mitsubishi Zubadan 11kW. Maar dat is o.a. door verbeterde isolatie van de woning en door een aparte warmtepompboiler inmiddels veel te groot geworden. Ik zou nu met een 5kW WP kunnen volstaan.
Voor meer details over warmtepompen, zie: http://nl.wikipedia.org/wiki/Warmtepomp
Voor verdere details over onze verbruikscijfers, zie: http://www.waermepumpen-verbrauchsdatenbank.de/index.php?edit=2&bauartinput=Luft/Wasser&showanl1=&showanl2=&button=verbrauch
Onze installatie is nr. 323.
Onze warmtepomp installatie was ook te zien op de SEPEMO website van de EU, omdat we meededen aan een Europees onderzoek naar ervaringscijfers.
Deze site is echter niet meer actief.
SEPEMO=SEasonal PErformance factor and MOnitoring for heat pump systems in the building sector.
Aanpassing zomer 2017
Omdat het warm tapwater in de winter natuurlijk met een bijzonder lage COP geproduceerd wordt, is in de zomer van 2017 een aparte WP-boiler in de kelder gemonteerd. Deze maakt gebruik van de kelderlucht als warmtebron. Onze kelder is onverwarmd, en de warmte die de WP-boiler aan de ruimte onttrekt, wordt dus weer aangevuld vanuit de bodem (via vloer en wanden).
De WP-boiler werkt ook nog eens als droger, doordat de luchtvochtigheid op de WP-verdamper condenseert en wordt afgevoerd.
Het gevormde condensaat vangen we op (het is feitelijk gedestilleerd water) en we gebruiken het in onze stoomstrijkijzer.
Doordat nu ook in de winter een veel warmere warmtebron gebruikt wordt (kelderlucht ipv buitenlucht), moet de gemiddelde jaar COP tbv warm tapwater-bereiding flink omhoog gaan.
Normaal zou ik een WP-boiler te duur gevonden hebben, maar door de subsidieregeling (€ 1250,-) en aankoop in het buitenland (in dit geval Spanje, waar de prijzen door subsidies niet kunstmatig hoog blijven) koste de WP-boiler mij uiteindelijk (inclusief transportkosten en na verrekening van de subsidie) € 70,-.
Daardoor vond ik het wel de moeite waard.
Zelf geïnstalleerd. Alleen W + K water en een stekker monteren.
Vanaf 1 januari 2018 mag je niet meer zelf installeren om nog voor subsidie in aanmerking te komen. Daar heeft de installatielobby dus weer succes geboekt.
Zo moet je wel haast via een installateur kopen en kunnen installateur en importeur de prijzen kunstmatig hoog houden en dus grotendeels de subsidie opstrijken die voor de eindverbruiker bedoeld was.
Hieronder een plaatje. Het gaat om een Panasonic Aquarea.
Na een jaar gebruik, valt het verbruik toch tegen. Dat heeft misschien mede te maken met de (in mijn ogen) matige isolatie van dit soort boilers. Volgens de specs. is het stilstandsverlies 27 Watt. Dat is dus ongeveer 236 kWh/jaar! En het wordt in de specs niet duidelijk vermeld, maar het gaat hier dus om een elektrisch veries van 27 Watt. Thermisch is dat dus 2,5 a 3 x zo veel.
Dat is ongeveer de helft van ons totale jaarverbruik tbv warm tapwater (455 kWh).
In de zomer van 2019 is het boilervat aanvullend geïsoleerd. Het warmteverlies is nu nog ca. 13 Watt (elektrisch). Dat scheelt dus ca. 115 kWh/jaar.
Hogere SCOP van de andere warmtepomp
Doordat de Mitsubishi Zubadan nu geen warm tapwater meer hoeft te maken (hetgeen met een relatief slechte COP gebeurt vanwege de hoge watertemperatuur), is natuurlijk de gemiddelde jaar COP (ook wel SCOP) van die warmtepomp omhoog gegaan van ca. 3,5 naar ca. 4,15.
De besturingskast
Tegenwoordig koop je een WP, die bestaat uit een binnen- en een buitenunit.
Toen wij de Mitsubishi Zubadan WP kochten, hadden we alleen een buitenunit en voor binnen een platenwarmtewisselaar, die de warmte uit het koelmiddelcircuit moet overdragen op het CV-water. Daarbij hoorde dan ook nog een regelkast, de zogenaamde Flow Temperature Controller (PAC-IF021B-E). Maar daarmee was het nog niet klaar. Er hoorde ook nog een soort besturing bij, die ik maar zelf heb gebouwd. Tegenwoordig zit dat allemaal netjes in de binnenunit geïntegreerd.
Hieronder een plaatje van de besturingskast.
Toen wij de Mitsubishi Zubadan WP kochten, hadden we alleen een buitenunit en voor binnen een platenwarmtewisselaar, die de warmte uit het koelmiddelcircuit moet overdragen op het CV-water. Daarbij hoorde dan ook nog een regelkast, de zogenaamde Flow Temperature Controller (PAC-IF021B-E). Maar daarmee was het nog niet klaar. Er hoorde ook nog een soort besturing bij, die ik maar zelf heb gebouwd. Tegenwoordig zit dat allemaal netjes in de binnenunit geïntegreerd.
Hieronder een plaatje van de besturingskast.