Kleintje grondgebonden wp 2017 issuu

Deze uitgave is geschikt voor:

KENNISINSTITUUT BOUW EN INSTALLATIETECHNIEK

adviseur

Op het gebied van:

Energie & milieu

verwarming

woningen

GRONDGEBONDEN WARMTEPOMPEN

installateur

KLEINTJE

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

s- en

ingsfonds

Te c h n i s c h

ebedrijf

ISBN: 978-90-5044-311-1

kleintje.book Page 1 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

ISSO-kleintje

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

ISBN: 978-90-5044-311-1

kleintje.book Page 3 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

INHOUDSOPGAVE

Samenvatting Symbolenlijst Grafische symbolenlijst Begrippenlijst

5 7 9 13

1

Inleiding 1.1 Toepassingsgebied 1.2 Leeswijzer 1.3 Voordelen van een warmtepomp 1.4 Belangrijkste aandachtspunten 1.5 Normen en richtlijnen

19 19 19 20 21 22

2

Programmafase van een project 2.1 Eisen en wensen opdrachtgever 2.2 Wettelijke eisen en kwaliteitseisen 2.2.1 Wettelijke eisen (nieuw)bouw 2.2.2 Minimaal aan te houden kwaliteitseisen 2.3 Bepalen van een systeemconcept 2.4 Installatieconcepten met warmtepomp 2.5 Technische haalbaarheid installatieconcept 2.5.1 Verwarmingsinstallatie 2.5.2 Warmtapwater installatie 2.5.3 Broninstallatie 2.5.4 Opstelruimte warmtepomp 2.5.5 Geluid 2.6 Energiegebruik en economische haalbaarheid 2.6.1 Indicatie energiebehoefte woning 2.6.2 Rendement van een warmtepomp en ketel 2.6.3 Energiegebruik warmtepompinstallatie 2.6.4 Exploitatiekosten warmtepompinstallatie 2.6.5 Primaire energiebesparing 2.6.6 Ontwerpoverwegingen 2.7 Programma van eisen

23 23 24 24 26 26 28 31 31 34 37 39 41 41 42 43 47 51 56 60 61

3

Ontwerpfase van een project 3.1 Wettelijke eisen en kwaliteitseisen 3.2 Processchema met combiwarmtepomp 3.3 Bepalen van de vermogensbehoeften 3.3.1 Vermogensbehoefte voor verwarmen in een vertrek 3.3.2 Totaal te leveren vermogen voor verwarmen 3.3.3 Te leveren vermogen voor warmtapwater 3.4 Dimensioneren van het afgiftesysteem 3.4.1 Vloerverwarming en vloerkoeling 3.4.2 Ventilatorconvector

63 63 64 65

ISSO-kleintje

3

66 68 68 68 69 72

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 4 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Dimensioneren van het distributiesysteem 3.5.1 Drukverlies in het distributiesysteem 3.5.2 Inregelen van de ontwerpvolumestromen 3.5.3 Isoleren van het distributiesysteem Dimensioneren van de warmtepomp 3.6.1 Ontwerpvermogen van de condensor 3.6.2 Vermogen van de verdamper 3.6.3 Aantal schakelingen van de warmtepomp Dimensioneren warmtebron 3.7.1 Totale lengte verticale bodem warmtewisselaar 3.7.2 Drukverlies distributiesysteem en VBWW's 3.7.3 Inregelen van de ontwerpvolumestromen 3.7.4 Isoleren van het distributiesysteem Regeling en beveiliging 3.8.1 Regeling van de temperatuur in de vertrekken 3.8.2 Beveligingen Documentatie van de ontwerpgegevens

73 74 77 80 83 83 85 86 87 88 91 93 94 94 94 96 97

4

Uitwerkingsfase van een project 4.1 Wettelijke eisen en kwaliteitseisen 4.2 Selectie van de onderdelen 4.3 Tekeningen en berekeningen en check vergunningen 4.4 Terugkoppelen naar de ontwerpfase 4.5 Monitoringssysteem

99 99 100 101 101 102

5

Realisatiefase van een project 5.1 Wettelijke eisen en kwaliteitseisen 5.2 Montage 5.3 Inregelen van de ontwerpvolumestromen 5.4 Beproeven 5.5 Opleveren van de installatie

103 103 103 104 104 105

6

Beheerfase van een project 6.1 Wettelijke eisen en kwaliteitseisen 6.2 Periodiek onderhoud 6.3 Monitoren 6.4 Klachtenbehandeling

107 107 107 109 109

Bijlage A Principewerking van een warmtepomp

111

Literatuurlijst

114

ISSO-kleintje

4

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 5 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

SAMENVATTING Het ISSO-kleintje warmtepompen is een compacte verzameling van de eisen en middelen nodig voor de realisatie en het beheer van een verwarmingsinstallatie met een warmtepomp. Het zwaartepunt van de informatie ligt bij de opwekkingsinstallatie en de bron. Het toepassingsgebied van het ISSO-kleintje warmtepompen omvat:  Nieuwbouwwoningen en gerenoveerde bestaande woningen;  Individuele installaties voor verwarmen/passief koelen en warmtapwater;  Een elektrisch aangedreven warmtepomp;  Een individuele gesloten verticale bodemwarmtewisselaar(s) als bron.

Het ISSO-kleintje warmtepompen is bedoeld voor installatiebedrijven die zich bezig houden met:  Advisering over warmtepompinstallaties;  Ontwerp;  Montage;  Beheer en onderhoud.

In het ISSO-kleintje warmtepompen wordt uitgegaan van toegepaste systeemconcepten en installatieconcepten met een warmtepomp. Deze systeemconcepten en installatieconcepten worden uitgewerkt in de programmafase van een project.

Hierbij komen aan de orde de wensen van de opdrachtgever en de technische en economische eigenschappen en haalbaarheid van de systeemconcepten en installatieconcepten.

Op basis van de mogelijke installatieconcepten wordt in de ontwerpfase één installatieconcept uitgewerkt. Met behulp van een installatieschema's (processchema) worden de verschillende apparaten en componenten geselecteerd en gedimensioneerd. Uitgangspunt bij het ontwerp is dat de eigenschappen van het installatieconcept vastgelegd in de programmafase in de ontwerpfase moeten worden gerealiseerd.

ISSO-kleintje

5

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 6 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

In de beheerfase komen de aspecten aan de orde die betrekking hebben op de levensduur en handhaving van het lage energiegebruik van de warmtepompinstallatie.

De doelstelling van het ISSO-kleintje warmtepompen is dat het direct kan worden toegepast bij het ontwerp of op de bouwlocatie. Hiervoor zijn in het ISSO-kleintje warmtepompen veel afbeeldingen, schema's, tabellen en grafieken opgenomen.

Voor het goed functioneren van een warmtepompinstallatie zijn de bouwfysische eigenschappen van een woning van groot belang. Daarom wordt in het ISSO-kleintje warmtepompen ook ingegaan op de minimaal aan te houden eisen voor isolatie en luchtdoorlatendheid van een woning.

Ook wordt in het ISSO-kleintje warmtepompen ingegaan op de relatie tussen type ventilatiesysteem en verwarmingsinstallatie met warmtepomp. Hierbij komen comfort en het verschil in te leveren vermogens aan de orde.

ISSO-kleintje

6

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 7 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

SYMBOLENLIJST

Ag

gebruiksoppervlak woning

[m2]

c

soortelijke warmte vloeistof

[J/(kg·K)]

COP

Coëfficiënt of Performance

[-]

kv

volumestroom door een (in)regelafsluiter bij een drukverschil van 1 bar

[m3/h]

kvs

kv-waarde bij een volledig open regelaf- [m3/h] sluiter

PER

Primary Energy Ratio

[-]

SCOP jaar gemiddelde COP

[-]

qm

massastroom

[kg/s]

qv

volumestroom

[m3/s]

Q

energiehoeveelheid

[kW·h]

Rc

warmteweerstand bouwkundige constructies

[(m2·K)/W]

Rh

hydraulische weerstand

[Pa/(m3/s)n]

SPF

Seasenal Performance Factor

[-]

U

warmtedoorgangscoëfficiënt bouwkun- [W/(m2·K)] dige constructie

V

volume

[m3]

β

beta-factor

[-]

θ

temperatuur

[°C]

Δθ

temperatuurverschil

[K]

Δp

drukverlies

[Pa]

Δpp

opvoerhoogte van een pomp

[Pa]

η

rendement

[%]

ρ

soortelijke massa CV-vloeistof

[kg/m3]

φ

warmtevermogen

[W]

ISSO-kleintje

7

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 9 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

GRAFISCHE SYMBOLENLIJST

Radiator

Vloerverwarmingsbuis

-

+ Warmtepomp

Regelafsluiter met servomotor (RA)

Thermostatische regelafsluiter (TRA)

Pomp (CP)

Toerengeregelde pomp (CP)

Inregelafsluiter (IRA) met meetvoorziening

Inregelafsluiter (IRA) zonder meetvoorziening

ISSO-kleintje

9

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 10 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

Handafsluiter met handwiel

Handafsluiter zonder handwiel Terugslagklep

Veer belaste bypassklep

Aanvoerleiding van bijvoorbeeld CV-water Retourleiding van bijvoorbeeld CV-water Verdeler CV-water Verzamelaar CV-water

Kortgesloten verdeler/verzamelaar met buffervat

Expansievat met membraan

Ontluchting

ISSO-kleintje

10

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 11 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

TE Temperatuursensor

TS

Temperatuurmeter en omzetter in een signaal voor maximale temperatuur beveiliging

TC Temperatuur regelaar

PT

FT

ISSO-kleintje

Drukmeter en omzetter in een signaal voor de automatiseringsinstallatie

Volumestroommeter en omzetter in een signaal voor de automatiseringsinstallatie

11

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 13 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

BEGRIPPENLIJST Aansluitvermogen voor verwarmen Het met de ISSO-publicatie 51 (warmteverliesberekening) berekende aansluitvermogen (vermogensbehoefte) voor verwarmen φb,verw,100.

Belastingduurkromme Het over een jaar naar grootte gesorteerde verband tussen de vermogensbehoefte van een woning voor verwarmen en het aantal uren per jaar dat deze vermogensbehoefte optreedt.

Een vermogen van b.v. 5 kW wordt 100 uur gevraagd door een woning.

5 Vermogen in kW

Het gearceerde oppervlak komt overeen met de energiebehoefte van een woning in b.v. kW.h.

100 Uren per jaar

Het oppervlak onder de zogenoemd jaar belastingduurkromme (JBDK) komt overeen met de energiebehoefte voor verwarmen.

Bivalente parallelle bedrijfsvoering De warmtepomp levert als 1e warmteopwekker altijd vermogen bij een vermogensbehoefte voor verwarmen.

Als de vermogensbehoefte voor verwarmen groter is dan de vermogenslevering van de warmtepomp, dan wordt met een 2e additionele opwekker (bijstook) extra vermogen geleverd.

ISSO-kleintje

13

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 14 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

Vermogen in kW

Additionele opwekker

Warmtepomp

Uren per jaar

Bodemenergiesysteem Installatie waarmee, zonder grondwater te onttrekken en na gebruik in de bodem terug te brengen, gebruik wordt gemaakt van de bodem voor de levering van warmte of koude ten behoeve van verwarmen en koeling van de ruimten in bouwwerken. β-factor Verhouding tussen het ontwerpvermogen van de condensor van de warmtepomp φc,100 en het ontwerpvermogen φec,100 van de energiecentrale met warmtepomp.

Combiwarmtepomp Een warmtepomp waarin de functies ruimteverwarming en tapwaterverwarming zijn gecombineerd.

Coëfficiënt Of Performance (COP en SCOP) Verhouding van het door de condensor van de warmtepomp geleverde thermische vermogen φc gedeeld door het elektrisch vermogen φcomp dat aan de compressor moet worden toegevoerd.

ISSO-kleintje

14

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 15 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

COP

фcomp -

+ фc SCOP

фc фcomp Qc Q comp

Bij de door een fabrikant opgegeven COP moet volgens EN NEN 14511-2 het elektrisch vermogen van de pompen bij het elektrisch vermogen van de compressor φcomp worden opgeteld. Voor energieberekeningen is de SCOP gedefinieerd als de verhouding tussen de door de condensor geleverde energie Qc per jaar gedeeld door de aan de compressor toegevoerde energie Qcomp per jaar.

Energiecentrale Warmtepomp en bijstook.

Energieprestatiecoëfficiënt (EPC) Maat voor de energetische prestatie van een gebouw of een gedeelte van een gebouw inclusief de gebouwinstallaties, bepaald met een standaard gebruikersgedrag, in overeen stemming met NEN 7120.

Installatieconcept Functionele beschrijving van een verwarmingsinstallatie voor verwarmen en warmtapwater met een grondgebonden warmtepomp en met benoeming van de belangrijkste onderdelen van het installatieconcept.

Monovalent bedrijf warmtepomp Voor verwarmen levert de warmtepomp de volledige vermogensbehoefte voor verwarmen (zie onder de afbeelding JBDK). Er is ook sprake van monovalent bedrijf als de warmtepomp alle energie levert voor het verwarmen van tapwater.

ISSO-kleintje

15

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

Vermogen in kW

kleintje.book Page 16 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

Warmtepomp

Uren per jaar

Ontwerpcondities Binnen- en buitencondities die dienen als basis voor het ontwerp van een centrale verwarming.

Primary Energy Ratio PER De verhouding van de energiebehoefte per jaar voor verwarmen, passief koelen en warmtapwater gedeeld door de energielevering inclusief het rendement van een gasgestookte elektriciteitscentrale voor levering van de elektriciteit.

Passieve koeling (regeneratie) Het onttrekken van warmte uit de woning in de zomerperiode met behulp van de warmtebron zonder gebruik te maken van de warmtepomp. De bron wordt nu met warmte geladen. Dit wordt ook regeneratie van de bron genoemd en leidt tot een hogere COP voor de warmtepomp in de winterperiode.

ISSO-kleintje

16

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 17 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

~24 °C

vloer Bodem ~12° C Bron verticale bodemwarmtewisselaar

Systeemconcept Combinatie van een woning, ventilatiesysteem en verwarmingsinstallatie met grondgebonden warmtepomp voor verwarmen, passief koelen en warmtapwater.

Verwarmen Warmte leveren voor verwarmen van de vertrekken.

Warmtapwater Warmte leveren voor het verwarmen van tapwater.

Warmtebron Dit zijn de verticale bodemwarmtewisselaars (VBWW's) in de bodem inclusief het distributiesysteem.

Verdamper warmtepomp

Bodem ~ 12 °C Verticale bodemwarmtewisselaar

Warmtepompinstallatie Een warmtepompinstallatie is opgebouwd uit de volgende onderdelen:

ISSO-kleintje

17

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 18 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM



 

Afgiftesysteem (eventueel met boiler voor warmtapwater); Opwekking met de elektrisch aangedreven warmtepomp; Bron.

BRON

OPWEKKING

AFGIFTE

EWP E vloer E Bodem

Dit wordt ook wel BOA genoemd Bron, opwekking en afgifte.

ISSO-kleintje

18

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen

kleintje.book Page 19 Wednesday, December 20, 2017 10:01 AM

1

INLEIDING

1.1

TOEPASSINGSGEBIED

Het ISSO-kleintje warmtepompen is van toepassing voor goed geïsoleerde woningen met een individuele verwarmingsinstallatie met een elektrisch aangedreven warmtepomp. De verwarmingsinstallatie met warmtepomp heeft de volgende functies:  Verwarmen van de vertrekken in de woning;  Warmtapwater;  Passief koelen van de vertrekken in de woning.

De warmtepomp is aangesloten op een individuele verticale bodemwarmtewisselaar(s) VBWW'(s).

In de woning verdamper

Boiler 55 °C

condensor

10 °C EWP

9 °C warmtebron

35 °C

E

vloer vloerverwarming

Bodem

E

Verticale bodem warmtewisselaar

Afb. 1.1 Individuele verwarmingsinstallatie met warmtepomp en individuele verticale bodemwarmtewisselaar(s) als bron 1.2

LEESWIJZER

In de hoofdstukken 2 tot en met 6 volgt het ISSO-kleintje (grondgebonden) warmtepompinstallaties de 5 projectfasen van het Model Kwaliteitssysteem Klimaat installaties (MKK).

1. Programmafase In dit hoofdstuk komen aan de orde de wensen van de opdrachtgever en de van toepassing zijnde wettelijke eisen. Van een mogelijk installatieconcept worden de functies en eigenschappen vermeld. Van het mogelijke installatieconcept

ISSO-kleintje

19

Grondgebonden warmtepompinstallaties in woningen