Warmtepomp
Warmtepompen worden gebruikt om gebouwen en processen van de nodige warmte te voorzien. Hiervoor onttrekken warmtepompen warmte aan een warmtebron (lucht, water, grond, processen) en geven die warmte op een hogere temperatuur af aan een warmteafgiftesysteem. Concreet is er een koelmiddel dat circuleert en achtereenvolgens verdampt, gecomprimeerd, gecondenseerd en ontspannen wordt.
Warmtepompen hebben een uitstekende winstfactor als ze toegepast worden met een hoge brontemperatuur en een lage afgiftetemperatuur, zoals vloer- of muurverwarming en ventilo-convectoren voor het verwarmen van gebouwen.
Wanneer men een warmtepomp gebruikt voor verwarming, kan dit systeem met enkele aanpassingen ook gebruikt worden voor passieve koeling. De warmtepomp wordt kortgesloten, waardoor men de warmte uit de woning haalt (via vloer, plafond of muur) en deze warmte in de buitenlucht, bodem of het grondwater stopt.
Werking:
Hoe werkt een warmtepomp?
In de natuur zal een voorwerp dat warmer is dan de omgeving afkoelen en zijn warmte afgeven aan de omgeving. Een warmtepomp doet precies het omgekeerde. De warmtepomp pompt warmte van een laag naar een hoog temperatuursniveau.
De cyclus van een warmtepomp loopt via een compressor, een condensor, een ontspanner en een verdamper.
1. De verdamper neemt warmte op door te verdampen
Een warmtedragend medium stroomt tussen de warmtebron en de warmtepomp. In de verdamper van de warmtepomp geeft deze vloeistof warmte af aan een koelmiddel dat hierdoor verdampt op lage druk.
2. Compressor verstuurt samengeperste dampen naar condensor
Vervolgens zuigt de compressor de gassen uit de verdamper en drukt deze samen waardoor temperatuur en kookpunt verhogen. Vergelijk dit met een fietspomp die je samenperst met je duim op het ventiel. De compressor is het enige toestel dat zelf een zekere energie vraagt.
3. Koelmiddel geeft warmte af in de condensor
Die gassen onder hoge druk en op hogere temperatuur stromen door de condensor. In deze condensor geven ze warmte af aan het afgiftesysteem (vloerverwarming, ...) waardoor ze afkoelen en van gasvormige toestand opnieuw vloeibaar worden.
4. Expansieventiel stuurt vloeistof opnieuw naar verdamper
De ontspanner of het expansieventiel zal de druk van het koelmiddel opnieuw verlagen. Zodanig dat de temperatuur lager is dan de natuurlijke warmtebron om zo opnieuw warmte te onttrekken in de verdamper. De cyclus kan opnieuw beginnen.
Voordelen:
- Investeren in lagere energiekost
- Klassieke terugverdientijden van 8 à 10 jaar
- Passieve koeling
- Op termijn goedkoper dan een klassieke cv-installatie
- Zeer hoog comfort dankzij stralingswarmte
- Geen schoorsteen nodig met bijhorende rookgasverliezen
Bodem-waterwarmtepomp
In een bodem-waterwarmtepomp stroomt glycolwater die warmte opneemt uit de bodem. Dit kan via een horizontale of verticale warmtewisselaar. Die opgenomen warmte wordt via de verdamper afgegeven aan het koelmiddel en via de compressor getransporteerd naar de condensor. In de condensor neemt het water van het warmteafgiftesysteem zowel de warmte opgenomen in de verdamper als de energie geleverd aan de compressor op.
Bodemwarmtewisselaar
Een bodemwarmtewisselaar is een netwerk van leidingen waardoor een mengsel van water en een antivriesproduct (vaak glycol) circuleert. Die vloeistof transporteert de warmte van de bron naar verdamper. Het correct dimensioneren van de bodemwarmtewisselaar is van groot belang. Een te kleine warmtewisselaar zal te lage temperaturen opleveren op het einde van het stookseizoen met rendementsverlies tot gevolg. Wij installeren zowel de verticale als horizontale bodemwarmtewisselaar.
Verticale bodemwarmtewisselaar
Een verticale bodemwarmtewisselaar bestaat uit verschillende U-vormige bodemwarmtewisselaars die door middel van een boormachine tot 100 meter diep in boorgaten worden geplaatst. Het dimensioneren hiervan is een belangrijke berekening waarvoor. Belangrijke factoren zijn:
- aantal draaiuren
- piekmomenten
- vermogen warmtepomp
- beschikbare plaats
- wetgeving
- geologie
Boringen worden uitgevoerd via de spoel- of zuigboormethode. De afstand tussen de verschillende boringen ligt tussen de 5 à 10 meter, de diepte varieert tussen 25 en 100 meter. De verticale bodemwarmtewisselaar is een gesloten systeem met circulatiepomp.
Voor het plaatsen van een verticale bodemwarmtewisselaar geld volgens Vlarem I een meldings- (klasse 3) of vergunningsplicht
(klasse 2). Wanneer de diepte van de verticale bodemwarmtewisselaars beperkt zijn tot 50 meter diepte, geld enkel meldingsplicht bij het college van burgemeester en schepenen. Bij dieptes van meer dan 50 meter geldt een vergunningsplicht bij ditzelfde college. De aanvraag van deze vergunning duurt maximaal 4,5 maand.
Voordelen:
- Hoge en constante COP
- Neemt weinig ruimte in beslag
- Passieve koeling
- Laag hulpverbruik
Nadelen:
- Hoge investeringskost
- Vergunning
Horizontale bodemwarmtewisselaar
Wie een bodem-waterwarmtepomp wil installeren met een horizontale bodemwarmtewisselaar moet over voldoende tuinoppervlak beschikken. De regel is hierbij: het beschibaar tuinoppervlak moet ongeveer dubbel zo groot zijn als het verwarmd woonoppervlak. Een horizontale bodemwarmtewisselaar bestaat uit een netwerk van buizen (een captatienet) dat op 1 meter in de bodem wordt ingegraven. De dimensionering van het captatienet gebeurt in functie van het bodemtype en het gebruikte buistype. Linea Trovata biedt 2 types horizontale bodemwarmtewisselaars aan, het klassieke capatienet met PE-buizen of een capillair buizennet. De horizontale bodemwarmtewisselaar is een gesloten systeem met circulatiepomp.
Voordelen:
- Gemiddelde COP
- Lage investering
- Eenvoudig
- Laag hulpverbruik
- Geen vergunning
Nadelen:
- Grote oppervlakte noodzakelijk
- Dalende COP gedurende stookseizoen
- Geen passieve koeling
Lucht-waterwarmtepomp
De warmte wordt uit met een ventilator aangevoerde buitenlucht of ventilatielucht via de verdamper afgegeven aan het koelmiddel en via de compressor getransporteerd naar de condensor.
Lucht-waterwarmtepomp op basis van buitenlucht
De lucht-waterwarmtepomp onttrekt warmte aan de buitenlucht. Buitenlucht is overvloedig aanwezig maar wisselt sterk van temperatuur. Dat zal de compressor van de warmtepomp moeten opvangen. Voor de goede werking van de warmtepomp is het belangrijk te werken met grote verdampers. Een nadeel van het werken met buitenlucht is dat bij buitentemperaturen lager dan 5°C, de verdamper kan gaan aanvriezen. Het ijs gevormd op de verdamper werkt dan als isolator wat de warmteoverdracht bemoeilijkt. Om dit probleem op te vangen wordt de werking van de warmtepomp op regelmatige tijdstippen omgedraaid zodat de verdamper terug kan ontdooien.
Voordelen:
- Lage investering
- Eenvoudig
- Geen vergunning
Nadelen:
- Geluidshinder
- Lagere COP
- Lager rendement van de hele installatie door ontdooiing
- Geen passieve koeling
Lucht-waterwarmtepomp op basis van ventilatielucht
Een ventilatiesysteem zorgt ervoor dat de woning een gezond binnenklimaat kent. Omwille van de hoge temperatuur van de ventilatielucht haalt een warmtepomp met ventilatielucht als warmtebron ook bij hogere afgiftetemperatuur nog een aanvaardbare COP. Het debiet is echter beperkt waardoor de toepassing enkel geschikt is voor verwarming van sanitair warm water, eventueel gecombineerd met een deel van de woningverwarming.