Issuu ibwpao by Stichting ISSO

PDT-instructieboek WPAO

Warmtepompen De basis voor aspirant ontwerpers

Platform Duurzame Technologie www.duurzame-technologie.nl

IBWPAO Omslag.indd 1

21-10-2014 14:43:29

Warmtepompen De basis voor aspirant ontwerpers (WPAO) Dit is een uitgave van het platform Duurzame Technologie (PDT). Het PDT draagt zorg voor het samenbrengen van de mogelijkheden voor scholing van duurzame technieken voor de technische installatiebranche. De organisaties achter het PDT zijn OTIB, ISSO, Uneto-VNI, TVVL en NL-Ingenieurs.

Het PDT-instructiemateriaal warmtepompen bestaat uit zes delen: – Warmtepompen: De basis voor monteurs - WPBM – Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers - WPAO – Ontwerpen van individuele en kleine warmtepompsystemen voor woningen - WPIW – Integraal ontwerpen van collectieve installaties met warmtepompen in woningbouw - WPCW – Integraal ontwerpen van warmtepompinstallaties voor utiliteitsgebouwen - WPWU – Ontwerpen en installeren van lucht/lucht warmtepompsystemen voor utiliteitsgebouwen - WPLU De realisatie van deze leergang Warmtepompen is verzorgd door de ISSO-projectgroep 778 die uit de volgende personen is samengesteld: – ing. J.C. Aerts (ISSO) – drs. J. Cromwijk (DWA Installatie- en energieadvies) – ing. W.F.G. Hooijkaas (MarktMonitor BV) – drs. W. Ladiges (OTIB) – ing. L.J.F. van der Linden (Kenteq Uitgeverij BV) – drs.ing. J.M. Verkerk (ISSO) – F.A. Vos (Uneto-VNI) Dit instructieboek is tot stand gekomen door financiering van OTIB.

‘Duurzame Technologie’ hét platform tot scholing voor de technische installatiebranche.

Meer informatie op www.duurzame-technologie.nl

Ontwerp en opmaak: Strapatz Productie en distributie: Strapatz R&P WPAO, tweede druk, maart 2012 ISBN: 978-90-818757-0-7 Aansprakelijkheid De samenstellers van deze publicatie hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij het verzamelen, samenstellen en verwerken van de gegevens in deze uitgave. Nochtans moet de mogelijkheid niet worden uitgesloten dat er toch fouten en onvolledigheden in deze uitgave voorkomen. Ieder gebruik van deze uitgave en gegevens daaruit is geheel voor eigen risico van de gebruiker en het PDT sluit, mede ten behoeve van al degenen die aan deze uitgave hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van deze uitgave en de daarin opgenomen gegevens. Auteursrechten Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar worden gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enig andere manier zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van het bestuur van het platform Duurzame Technologie.

IBWPAO Omslag.indd 2

21-10-2014 14:43:30

PDT-instructieboek WPAO

Warmtepompen De basis voor aspirant ontwerpers

Dit instructieboek is tot stand gekomen door ďŹ nanciering van OTIB

Inhoudsopgave

Symbolenlijst

GraďŹ sche symbolenlijst

Begrippenlijst

Leeswijzer

Inleiding

1.1 1.2 1.3

13 14 14

Programmafase

2.1

18 18 21 22 22 29 31 31 32 34 41 41 41 43

2.2

2.3

2.4

Duurzame warmte Leergang Warmtepompen Voorwaarden voor een succesvolle warmtepompinstallatie

Het principe van de warmtepomp 2.1.1 De warmtepomp 2.1.2 Het rendement van een warmtepomp 2.1.3 Temperaturen en druk 2.1.4 Vermogen van warmtepompen 2.1.5 Verschillende warmtepompsystemen Bronsystemen 2.2.1 Relatie bron en opwekking 2.2.2 Verschillende bronsystemen 2.2.3 Koeling Afgiftesystemen 2.3.1 Relatie bron, opwekking en afgifte 2.3.2 Verschillende typen afgiftesystemen (Hybride)warmtepompen in de bestaande bouw

Ontwerpfase

3.1 3.2

46 53

Hydraulisch ontwerp Opstellingsruimte warmtepompen

Uitwerkingsfase

Realisatiefase

5.1

58 58 59 60 61 61 62 63

5.2 5.3

Kwaliteitsbewaking tijdens de uitvoering 5.1.1 Antivries 5.1.2 Elektrische aansluiting 5.1.3 Regeling, instelling en gebruik 5.1.4 Naregeling afgiftesysteem 5.1.5 Beproeven van de installatie In bedrijf stellen van de installatie Oplevering van de installaties

Beheerfase

6.1 6.2

65 66

Service en onderhoud Storingen

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers

Bijlage A

Checklist montage warmtepomp-installatie

Bijlage B

Overzicht normen, publicaties en hulpmiddelen

Bijlage C

Extra opdracht

Antwoorden vragen

D.1 D.2 D.3 D.4

79 80 82 83

Bijlage D

Antwoorden hoofdstuk 2 Antwoorden hoofdstuk 5 Antwoorden hoofdstuk 6 Extra opdracht

Bijlage E

Adresgegevens provincies

Bijlage F

Overige wetgeving

Bijlage G

SpeciďŹ caties Viessmann Vitocal 300

Bijlage H

Bodemgeschiktheidskaart

Bijlage I

Lesbladen

Bijlage J

Organogram gesloten bodemwisselaar

127

PDT-instructieboek WPAO

Symbolenlijst cp

Soortelijke warmte van water

[kJ/kg·K]

COP

Prestatiecoëfﬁciënt van de warmtepomp bij warmtelevering

[-]

Fwp

Bijdrage aan de warmtelevering door de warmtepomp

[-]

LI,A

Toegestaan geluidsniveau ten gevolge van de installatie

[dB(A)]

p

Drukverlies van de kanalen en appendages

[Pa]

Volumestroom

[m3/h]

Volume van de boiler of buffervat

[l]

Vnuttig

Nuttig volume van het boilervat

[l]



Bèta-factor is een maat voor de bijdrage van de warmtepomp(en) aan de totale warmtelevering

[-]



Vermogen

[kW]

a

Aanvoertemperatuur

[°C]

r

Retourtemperatuur

[°C]



Temperatuurverschil

[K]

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers

PDT-instructieboek WPAO

GraďŹ sche Symbolenlijst Warmtegebruiker (warmtewisselaar) of groep warmtegebruikers (meerdere warmtewisselaars).

2-wegregelafsluiter met servomotor of motorafsluiter (open/dicht).

3-wegregelafsluiter met servomotor.

3-wegwisselklep met servomotor.

Circulatiepomp. Toerengeregelde pomp.

Inregelafsluiter met meetnippels voor het meten van het drukverschil.

Regelaar.

Buffer of boiler.

Warmtepomp/koelmachine waarbij de + de warmteafgiftezijde (condensor) is en de de zijde waaraan warmte wordt onttrokken (verdamper).

Additioneel verwarmingstoestel (bijstook) gas of elektrisch.

Warmtewisselaar waarbij de stroom die afkoelt door de - zijde stroomt en de stroom die opwarmt door de + zijde stroomt.

In een buffer of boiler geplaatst elektrisch verwarmingstoestel. Ventilator.

In een buffer of boiler geplaatste warmtewisselaar.

Buffer of boiler omgeven door een met vloeistof doorstroomde mantel.

Ontluchter.

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers

PDT-instructieboek WPAO

Begrippenlijst Bivalent warmtepompsysteem Systeem met naast de warmtepomp(en) één of meer andersoortige warmteopwekkers, zoals elektrische bijstook of HR-ketel. De andersoortige warmteopwekker kan in het warmtepomptoestel zijn geïntegreerd.

Bedrijfswijze • •

Alternatief bedrijf: De warmtepomp(en) en andere warmteopwekker(s) (bijv. ketel) zijn niet gelijktijdig in bedrijf; Parallel bedrijf: De warmtepomp en andere warmteopwekker(s) (bijv. ketel) zijn gelijktijdig in bedrijf.

Brijn Warmte overdragende vloeistof in een bodemwarmtewisselaarsysteem, waarbij het vriespunt van de vloeistof lager ligt dan de minimale temperatuur die kan optreden in de verdamper tijdens gebruik.

Combiketel Gasgestookte ketel ten behoeve van ruimteverwarming en warm tapwater.

Combi-warmtepomp Een opwektoestel waarin de functies ruimteverwarming en warmtapwaterbereiding zijn gecombineerd en waarbij beide functies met behulp van dezelfde koudemiddelcyclus worden uitgevoerd. Dit hoeft niet gelijktijdig plaats te vinden.

EPG, EPC (energieprestatienorm van gebouwen) is een overkoepelende bepalingsmethode voor de energieprestatie van gebouwen. De EPG geldt zowel voor woningen als voor utiliteitsgebouwen. Energie Prestatie Coëfﬁciënt is een getal voor de energetische kwaliteit van een woning. Hoe lager de EPC des te beter de energetische kwaliteit.

HR107 ketel Verwarmingsketel, voorzien van een Gaskeur HR-107 kwaliteitsaanduiding.

Integraal ontwerp Bij integraal ontwerpen en installeren wordt uitgegaan van een allesomvattende aanpak. Hierbij wordt onder andere rekening gehouden met: • De onderlinge invloed van de diverse installatiecomponenten zoals bron, warmtepomp en afgiftesysteem; • Invloed van overige installaties, zoals bijvoorbeeld ventilatie; • Invloed van bouwkundige zaken als de oriëntatie van de woning, isolatie en kierdichting; • Invloed van gebruik van de installatie. Bovenstaande factoren hebben allemaal invloed op de goede werking van de warmtepompinstallatie. Daarom is het belangrijk op bij elke stap en elke wijziging in de installaties, bouwkundige uitgangspunten en gebruik de consequenties te beoordelen.

Laag temperatuur verwarming Verwarmingssysteem met een gemiddelde temperatuur ≤ 50 °C, bijvoorbeeld door middel van vloerverwarming.

Monovalent warmtepompsysteem Systeem met slechts alleen warmtepomp(en) als warmteopwekker(s).

Piekketel Verwarmingsketel die de pieken in de warmtevraag opvangt, wanneer het basissysteem met de warmtepomp te weinig vermogen heeft.

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers

Vrije koeling Bij deze vorm van koelen, ook wel passief koelen genoemd, wordt geen gebruik gemaakt van de koudemiddel-cyclus van de warmtepomp, maar wordt de koeling direct door de bron geleverd.

Warmtepomp Warmteopwekker, die de warmte van een (onbruikbaar) laag temperatuurniveau op een (bruikbaar) hoger temperatuurniveau brengt.

Warmtepomptoestel Het toestel dat te koop is, waarin in ieder geval de warmtepomp is opgenomen. Daarnaast kan het ook de ge誰ntegreerde elektrische bijstook en/of het boilervat bevatten.

PDT-instructieboek WPAO

Leeswijzer Ter verduidelijking van de besproken theorie binnen dit instructieboek wordt gebruik gemaakt van pictogrammen. Deze pictogrammen zijn in de linkermarge van het instructieboek geplaatst. De volgende pictogrammen zijn aanwezig: • Opdracht; • Tip; • Verwijzing; • Verwijzing naar norm; • Verwijzing naar ISSO-publicatie; • Voorbeeld; • Waarschuwing. Onderstaand overzicht geeft een beschrijving van de pictogrammen: Opdracht Dit pictogram kom je tegen op plaatsen waar opdrachten gemaakt dienen te worden.

Tip Het pictogram ‘Tip’ wordt getoond op plaatsen in het instructieboek waar je tips terug kunt vinden.

Verwijzing Binnen het instructieboek wordt meermaals verwezen naar andere publicaties. Wanneer dit plaatsvindt zal het pictogram ‘Verwijzing’ aan de linkerkant van de tekst zichtbaar zijn.

Verwijzing naar norm Binnen het instructieboek wordt meermaals verwezen naar normen. Wanneer dit plaatsvindt zal dit pictogram aan de linkerkant van de tekst zichtbaar zijn.

Verwijzing naar ISSO-publicatie Binnen het instructieboek wordt meermaals verwezen naar ISSO-publicaties. Wanneer dit plaatsvindt zal dit pictogram aan de linkerkant van de tekst zichtbaar zijn.

Voorbeeld Dit pictogram geeft aan dat er in de aangrenzende tekst een voorbeeld wordt besproken ter verduidelijking van de theorie. Waarschuwing Wanneer je dit pictogram tegenkomt betekent dit dat er belangrijke informatie, die je niet mag missen, wordt besproken in de aangrenzende tekst.

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers

PDT-instructieboek WPAO

1 Inleiding In dit instructieboek leer je wat warmtepompen zijn en hoe je een goed functionerende warmtepompinstallatie kunt maken. Jouw werkzaamheden, die bestaan uit het nauwkeurig ontwerpen van de installatie bepalen uiteindelijk het rendement. Om je werkzaamheden goed te kunnen uitvoeren is kennis van de techniek van een warmtepompinstallatie en afstemming van diverse werkzaamheden van groot belang. Dit instructieboek biedt je een compact overzicht van de benodigde kennis. De kennis die je in dit instructieboek verwerft is tot stand gekomen op basis van ervaringen uit gerealiseerde warmtepompprojecten, beschikbare normen en ISSO-publicaties. Voor een integrale behandeling van het installeren van warmtepompinstallaties, sluit de structuur van dit instructieboek aan op de beoordelingsrichtlijnen (BRL’s) en het Model Kwaliteitsbeheersing Klimaatinstallaties (MKK) voor de installatiesector. Het instructieboek is opgedeeld in de vijf projectfasen uit de MKK: I Programmafase; II Ontwerpfase; III Uitwerkingsfase; IV Realisatiefase; V Beheerfase. Deze projectfasen zijn universeel.

1.1

Duurzame Warmte

Een warmtepomp brengt laagwaardige warmte (warmte met een lage temperatuur) uit de lucht of de bodem naar een hogere, bruikbare temperatuur. Er is slechts een klein warmtepompvermogen (20%) nodig om samen met vrij beschikbare omgevingswarmte (80%) zoals grond- of buitenluchtwarmte een verwarmingsvermogen van (100%) te leveren. Zo ontstaat warmte met een hoog rendement. Warmte geproduceerd door een warmtepomp wordt dan ook beschouwd als duurzame warmte en warmtepompen zullen in de toekomst een grote bijdrage leveren aan de verduurzaming van de energievoorziening. De warmtepomptechniek heeft nog meer voordelen: 1. Het vermindert het verbruik van fossiele brandstof zoals gas; 2. De energiekosten zijn lager dan bij conventionele verwarming met verwarmingsketels; 3. Het verlaagt de Energie Prestatie Coëfﬁciënt (EPC) ten opzichte van conventionele verwarming (bijvoorbeeld installaties met gasketels); 4. De combinatie van warmtepompen met energieopslag in de bodem leent zich ook uitstekend voor duurzaam koelen; 5. De meerkosten worden meestal binnen de levensduur van de installatie terugverdiend door de lagere energiekosten. Warmtepompen worden al sinds de vorige eeuw toegepast in onder meer Scandinavië, Oostenrijk, Zwitserland en Japan. Nederland blijft tot op heden een beetje achter, mede door de lage gasprijs en het uitstekende aardgasnet in ons land.

Warmtepompen: De basis voor aspirant ontwerpers