Enkel de slimste en meest duurzame energieoplossingen doorstaan het selectieproces van de tijd
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.
“Bij een bepaalde hoeveelheid toegevoegde
energie kan er een veel grote hoeveelheid
warmte-energie verplaatst worden, waardoor
het rendement (COP) hoger is dan 100%.”
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.
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.
De compressor is het enige onderdeel van de warmtepomp dat (een minimale hoeveelheid) energie verbruikt. Het spreekt voor zich dat het energieverbruik van de compressor mee de winstfactor bepaalt van de warmtepomp. De winstfactor wordt berekend door de geleverde nuttige energie van de warmtepomp te delen door de opgenomen elektrische energie van de compressor. Dat is de winstfactor of COP (Coëfficient of Performance).
COP geeft de verhouding weer tussen de hoeveelheid afgegeven warmte tegenover de hoeveelheid verbruikte energie van de warmtepomp. Deze energie wordt bij de warmtepomp gebruikt door de compressor. Hoe lager de afgitetemperatuur en hoe hoger de brontemperatuur, hoe hoger de COP. Goed gedimensioneerde systemen hebben een COP van 3,5 tot 6.
De natuur stelt ons een aantal gratis warmtebronnen ter beschikking zoals de bodem, water en lucht. Hiernaast zijn nog andere (afval)warmtebronnen beschikbaar zoals industriële processen, ventilatielucht, afvalwater, ... Essentieel bij de keuze van de warmtebron is de beschikbaarheid, de gemiddelde temperatuur en de minimumtemperatuur van de warmtebron. Voorts moet men ook rekening houden met de warmte- en koudebehoefte van het te verwarmen gebouw of proces. De keuze voor de meest geschikte bron is afhankelijk van het totaalproject. Linea Trovata installeert een bodemwaterwarmtepomp met verticale en horizontale warmtewisselaars en lucht-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.
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. Linea Trovata installeert zowel de verticale als horizontale 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:
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 | Nadelen |
|
|
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 | Nadelen |
|
|
Principe: De warmte uit met een ventilator aangevoerde buitenlucht of ventilatielucht wordt via de verdamper afgegeven aan het koelmiddel en via de compressor getransporteerd naar de condensor.
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. Dit brengt extra energieverbruik met zich wat niet nuttig gebruik kan worden.
| Voordelen | Nadelen |
|
|
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 warmtebon 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.
Naast de klassieke warmtepomp met elektrische compressor biedt Linea Trovata voor grote projecten ook gasabsorptiewarmtepomen aan. De elektrische compressor is hierbij vervangen door een thermische. De gasabsorptiewarmtepomp onttrekt energie uit een energiebron (bodem, water, ...) en zal deze vervolgens via een absorptiecyclus opwaarderen naar een hogere en bruikbare watertemperatuur. Voor deze absorptiecyclus is een externe energiebron nodig, in dit geval een condenserende gasketel. Zowel de warmte van de warmtepomp als de restwarmte van de gasketel wordt nuttig gebruikt.
Een verwarmingssysteem op lage temperatuur is een voorwaarde voor de toepassing van een warmtepomp.
De wateraanvoertemperatuur is bij voorkeur zelfs niet hoger dan 50°C en de waterretourtemperatuur maximum 35°C.
Om een woning te verwarmen met een verwarmingssysteem op lage temperatuur (20°C à 40°C) - met water als tussenmedium - is een warmteafgiftesysteem nodig met een groot warmteafgevend oppervlak zoals:
Opbrengst hangt af van bron- en afgiftetemperatuur. De compressor is het enige onderdeel van de warmtepomp dat (elektrische) energie gebruikt. Een warmtepomp kan voor elke kilowattuur elektriciteit die ze verbruikt tussen 2,5 en 6 kWh warmte afgeven. Voor elke warmtepomp geldt, hoe kleiner het temperatuursverschil tussen de bron en het afgiftesysteem, hoe minder energie de compressor moet toevoegen. Een zo hoog mogelijke brontemperatuur of zo laag mogelijke afgiftetemperatuur zal de beste winstfactor opleveren.
Door het vereiste isolatieniveau (K45) voor nieuwe gebouwen, kunnen deze uitsluitend van warmte voorzien worden door een warmtepomp. In dit geval spreekt men van een monovalent systeem. Wanneer het door omstandigheden (renovatie met radiatoren, proces met hoge temperaturen, ...) niet mogelijk is om een gebouw of proces alleen met een warmtepomp in warmte te voorzien kan gekozen worden voor de combinatie met een andere warmteopwekker (cv-ketel, ...). Welke eventueel een bestaande installatie kan zijn. In dit geval spreekt men van een bivalent systeem.
Linea Trovata ontwerpt, bouwt en installeert uw zonne-energie-installatie met een maximaal rendement, op maat van uw budget. 
