kleintje.book Page 2 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
PARTNERS Dit ISSO-kleintje is mede mogelijk gemaakt door de volgende partners:
kleintje.book Page 3 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
ISSO-kleintje
Hybride warmtepompen
ISBN: 978-90-5044-343-2
kleintje.book Page 5 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
INHOUDSOPGAVE Samenvatting Symbolenlijst Begrippenlijst
7 9 11
1
Programmafase 1.1 Wie is de klant en wat wil hij/zij? 1.2 Wat is een hybride warmtepomp? 1.3 Wanneer pas je een hybride warmtepomp toe? 1.4 Types hybride warmtepompen 1.5 Kenmerken woning, isolatie, temperatuurtraject 1.6 Afgiftesysteem 1.7 Huidig en toekomstig gebruik woning, stapsgewijze verduurzaming 1.8 Stappenplan toepasbaarheid hybride warmtepomp
17 17 19 21 21 22 24 25 27
2
Ontwerpfase 29 2.1 Historische gasverbruik woning 29 2.2 Warmteverliesberekening 29 2.3 Bepaling vermogen 30 2.4 Investeringskosten 33 2.5 Mogelijkheden woning, randvoorwaarden, ruimtebeslag en geluid warmtepomp 35 2.6 Afgifte warmte, LTV radiatoren/convectoren 42 2.7 Bepalen afgifte verwarmingslichamen 43 2.8 Lagere CV-temperaturen bij bestaande bouw 46 2.9 Ventilatiesystemen 47 2.10 Installatieconcepten 48 2.11 Bijdrage warmtepomp, vermogens- en energiefractie 56 2.12 Waterzijdig inregelen 61 2.13 Hydraulisch ontwerp, regelbaarheid installatie 61 2.14 Regeling hybride 66 2.15 DeltaT over warmtepomp en afgifte systeem 67 2.16 Nachtverlaging of constante ruimtetemperatuur 67 2.17 Warmtapwater 68 2.18 Buffervat 68 2.19 Ontdooiregeling 71 2.20 Monobloc 71 2.21 Elektrotechnische aansluiting 72
3
Realisatiefase 3.1 Vergunningen 3.2 Checklist mogelijkheden woning voor hybride warmtepompen 3.3 Condensafvoer en waterfilter 3.4 Beproeven en in bedrijf stellen 3.5 Oplevering en checklist
ISSO-kleintje
5
73 73 73 75 76 79
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 6 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
4
Beheerfase 4.1 Onderhoud installaties 4.2 Checklist onderhoud 4.3 Beheer op afstand 4.4 Monitoring
81 81 82 83 83
Bijlage A Indicatie installatie o.b.v. gasverbruik en woonoppervlak woning
85
Bijlage B Gasverbruik woning
87
Bijlage C Isolatie woning
89
Bijlage D Kwaliteitsverklaring
93
Bijlage E
Vermogens van warmteafgiftesystemen
Bijlage F
Radiatorgrafiek
Literatuurlijst
ISSO-kleintje
97 103 108
6
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 7 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
SAMENVATTING Het ISSO-kleintje Hybride warmtepompen in woningen heeft tot doel informatie voor de keuze, het ontwerp, uitvoering, oplevering en het beheer van een (individuele) elektrische warmtepomp met in hoofdzaak lucht als energiebron compact weer te geven. De hybride lucht/waterwarmtepompen zijn in ieder geval geschikt voor verwarming, maar leveren soms ook warm tapwater en koeling. Ze worden toegepast in bestaande woningen met lage- en middentemperatuurverwarming of in combinatie met verwarming op hogere temperatuur, maar altijd in combinatie met een toestel dat de piekvraag voor zijn rekening neemt, in de meeste gevallen een CV-ketel. De basis voor dit ISSO-kleintje is gelegd in ISSO-publicatie 98 'Luchtwaterwarmtepompen'. In dit ISSO-kleintje krijgt u snel toegang tot de relevante informatie in de verschillende fasen van een project. Dit is onderverdeeld in de volgende vijf fasen: Programmafase (vaststellen wensen in PvE); Ontwerpfase (dimensionering); Uitwerkingsfase (productselectie, bestek); Realisatiefase (montage en oplevering); Beheerfase (onderhoud en monitoring).
ISSO-kleintje
7
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 9 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
SYMBOLENLIJST
β
vermogensfractie
[-]
c
soortelijke warmte
[kJ/(kg·K)]
COP
Coëfficiënt Of Performance
[-]
Fverw fractie: bijdrage aan de verwarming door de warmtepomp
[-]
Ftap
fractie: bijdrage aan warmtapwater door de warmtepomp
[-]
Lp
geluiddrukniveau
[dB]
LA,eq
equivalent geluidsniveau, gemiddeld over een periode (A-gewogen)
[dB]
LwA
geluidvermogen (A-gewogen)
[dB]
PER
Primaire Energie Ratio
[-]
Q
thermische energie
[MJ]
Rc
warmteweerstand constructie
[m2K/W]
Rb
warmteweerstand vloerafwerking
[m2K/W]
SPF
Seasonal Performance Factor
[-]
SCOP Seasonal Coëfficiënt Of Performance
[-]
t
tijd
[s]
V
volume van de boiler of buffervat
[m3]
φ
thermisch vermogen
[kW ]
θa
aanvoertemperatuur
[°C ]
θr
retourtemperatuur
[°C]
θi
ruimtetemperatuur
[°C]
θvl
vloertemperatuur
[°C]
θm
gemiddelde watertemperatuur
[°C]
ISSO-kleintje
9
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 11 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
BEGRIPPENLIJST Afvoerlucht Binnenlucht die naar buiten wordt afgevoerd. All-electric lucht/waterwarmtepomp Een all-electric warmtepomp, met lucht als bron en water als afgiftesysteem, kan de volledige warmtevoorziening van een woning verzorgen. In veel gevallen zorgt de warmtepomp ook voor de warmtapwatervoorziening en in sommige gevallen voor de koeling van de woning. Bivalent warmtepompsysteem Combinatie van warmtepomp(en) en één of meer andere warmte-opwekkers, o.a. gasgestookte of elektrische bijstook. De bijstook kan in het warmtepomptoestel zijn geïntegreerd of apart voorkomen. Bedrijfswijze Monovalent: warmtepomp levert 100% van het benodigde aansluitvermogen en 100% van de benodigde warmte zonder additionele verwarming; Bivalent parallelbedrijf: warmtepomp levert altijd een bepaald basisvermogen, aangevuld door additionele verwarming. De warmtepomp en additionele verwarming leveren samen (simultaan) het totale benodigde vermogen; Bivalent alternatief bedrijf: de warmtepomp levert warmte tot een bepaalde minimum luchttemperatuur, bepaalde watertemperatuur of een combinatie van beide (COP). Bij een lagere luchttemperatuur, respectievelijk hogere watertemperatuur, wordt de warmtepomp uitgeschakeld en wordt het volledige vermogen en de warmtevraag door additionele verwarming geleverd. Additionele verwarming moet 100% van benodigde vermogen kunnen leveren. Bijstook Additionele warmteopwekker(s) naast warmtepomp. Bij de hybride warmtepomp is dit de CV-ketel.
ISSO-kleintje
11
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 12 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
Condensorpomp
Afgiftepomp
Warmtebron
Afgiftesysteem
Verdamper
Condensor
Schakelbuffer
Condensor-/afgiftepomp
Afgiftesysteem
Warmtebron
Verdamper
Condensor
Afb. Circulatiepompen Afgiftepomp Pomp die vloeistof door de parallelle buffer en het afgiftesysteem transporteert. Condensorpomp Pomp die vloeistof door de condensor en de parallelle buffer transporteert. Condensor-/afgiftepomp Pomp die vloeistof door zowel de condensor van de warmtepomp als door het afgiftesysteem transporteert. In deze situatie wordt een seriële of geen buffer toegepast. COP (Coefficient Of Performance) Verhouding tussen het nuttig geleverde warmtepompvermogen en het daarvoor benodigde aandrijfvermogen onder bepaalde condities, inclusief hulpenergie voor het bedrijven van de warmtepompfunctie en exclusief het vermogen van de overige hulpapparatuur.
COP
Qgeleverd warmtevermogen Ebenodigd elektrisch vermogen
Fabrikanten vermelden de COP in hun specificaties. Bij lucht/waterwarmtepompen met buitenlucht als energiebron is dit veelal bij een buitentemperatuur van 7 °C en een aanvoertemperatuur van 35 °C (A7/W35). Bij lucht/waterwarmtepompen met
ISSO-kleintje
12
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 13 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
binnenlucht als energiebron wordt een binnentemperatuur van 20 °C en een aanvoertemperatuur van 35 °C aangehouden (A20/W35). Energiebron De bron waaruit de warmtepomp de warmte en/of koude betrekt onder bepaalde condities. Energiefractie Geleverde aandeel in de totale warmte- of koudevraag door een warmte- of koudeopwekker. Geluiddrukniveau Lp Het geluiddrukniveau is 20x de logaritme met het grondtal 10 van geluiddruk gedeeld door een referentiedruk = 20 · log (p/pref) met pref = 2 · 10-5 Pa (kg/m2). Het geluiddrukniveau kan gemiddeld worden over tijd en plaats (geluiddrukniveau wordt in de praktijk geluidniveau genoemd). Geluidsdruk De geluidsdruk Lp is de variatie van de druk in de lucht rond de gemiddelde luchtdruk. De geluidsdruk is afhankelijk van het geluidvermogen Lw, de afstand tot de bron, de demping door ruimten, etc. Geluidvermogen W Het door een bron of installatie(deel) afgestraalde geluidvermogen, uitgedrukt in [W]. Geluidvermogenniveau Lw De bronsterkte, het door een geluidbron afgestraalde vermogen. Het vermogen wordt hierbij omgerekend naar een geluidvermogenniveau met als referentie 10-12 W volgens de formule: Lw = 10 · log(W/Wref) [dB] Waarin: W
= geluidvermogen van de geluidbron
[W]
Wref = referentie geluidvermogen (= 1 · 10
[W]
-12 W)
Hybride warmtepompsysteem Een gecombineerd verwarmingsapparaat bestaande uit een lucht-water warmtepomp en een ander verwarmingsapparaat meestal in de vorm van een gasgestookte CV-ketel.
ISSO-kleintje
13
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 14 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
Mono-energetisch Gebruikmakend van dezelfde energiedrager. Monovalent warmtepompsysteem Systeem met alleen warmtepomp(en) als warmteopwekker(s). Opwekker Toestel voor productie van warmte en/of koude. PER (Primary Energy Ratio) De PER geeft de verhouding tussen de geleverde nuttige energie en de hiervoor ingezette primaire energie voor opwekking van elektriciteit. Voor een warmtepomp geldt: PER = η · SPF Het rendement η voor elektriciteitsopwekking is 0,508 (2017), CBS (volgens de Europese richtlijn ErP). Afhankelijk van het doel kan een afwijkend rendement worden gehanteerd, zoals bijvoorbeeld in NTA8800 of door het CBS. Om de PER van verschillende opwekkers onderling te kunnen vergelijken wordt voor brandstof de bovenste verbrandingswaarde aangehouden. PVT De combinatie van een zon-elektrisch (fotovoltaïsch, PV) paneel en zon-thermisch (T) paneel in één behuizing als (brine)bron voor een warmtepomp. Naast de productie van elektriciteit wordt ook de warmte van het paneel benut. SPF (Seasonal Performance Factor) De SPF is een gemiddeld rendementsgetal waarbij aangegeven wordt hoeveel energie (elektriciteit) de warmtepomp verbruikt ten opzichte van de geleverde hoeveelheid energie over een seizoen.
SPF
Qgeleverde energie Ebenodigde hoeveelheid elektrische energie
Bij warmtepompen wordt onderscheid gemaakt in het verwarmingsseizoen en het koelseizoen. Voor het verwarmingsseizoen komt de SPF overeen met de SCOP (Seasonal COP) en voor koeling met de SEER (Seasonal EER). Deze worden bepaald uit metingen onder vier verschillende condities volgens NEN-EN 14825. De SEER is de gemiddelde COP over het koelseizoen. SCOP (Seasonal Coefficient Of Performance) Dit is de gemiddelde COP over het verwarmingsseizoen. ISSO-kleintje
14
Hybride warmtepompen
kleintje.book Page 15 Thursday, August 19, 2021 10:47 AM
Stooklijn Ingesteld verband tussen bijvoorbeeld de buitentemperatuur en de aanvoertemperatuur. Vermogen warmtepomp Condensorvermogen van de warmtepomp. Warmteopwekker Toestel ten behoeve van opwekken van warmte, zoals een warmtepomp of CV-ketel. Warmtepomp Warmteopwekker die warmte van een laag temperatuurniveau op een voor verwarming bruikbaar hoger temperatuurniveau brengt. Warmtepomptoestel Het toestel dat te koop is, waarin in ieder geval de warmtepomp is opgenomen. Daarnaast kan het ook de geïntegreerde elektrische bijstook en/of het boilervat bevatten. Het warmtepomptoestel kan als split-systeem of monobloc uitgevoerd zijn. Lucht/waterwarmtepomp Een lucht/waterwarmtepomp is een toestel dat energie uit lucht (buitenlucht en/of ventilatielucht van binnen) onttrekt en via compressietechniek naar een hogere (bruikbare) temperatuur brengt en dit overdraagt op water. Voor de winning van nuttige warmte is aandrijfenergie nodig.
ISSO-kleintje
15
Hybride warmtepompen