Lucht waterwarmtepompen issuu

Deze uitgave is geschikt voor:

K LE I N TJ E

installateur

adviseur

Energie en milieu

koeltechniek

ds

ch

ISBN 978-90-5044-301-2

woningen

LU CH T-WAT ER WAR M T EP O M PEN I N WO N I N G EN

Op het gebied van:

KLEINTJE

Lucht-water­ warmtepompen in woningen

kleintje.book Page 1 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

ISSO-kleintje

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

ISBN: 978-90-5044-301-2

kleintje.book Page 3 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

INHOUDSOPGAVE Voorwoord Symbolenlijst Begrippenlijst

1

2

5 7 9

Programmafase 1.1 Is een lucht-waterwarmtepomp interessant?

1.2 Benodigde informatie van een woning 1.2.1 Warmtevraag 1.2.2 Ruimtebeslag 1.2.3 Geluid binnen en buiten 1.3 Eisen afgiftesysteem 1.3.1 Ruimteverwarming 1.3.2 Ruimtekoeling 1.4 Eisen comfort 1.4.1 Ventilatiesystemen en aandacht voor koudeval 1.4.2 Koeling 1.4.3 Warmtapwaterinstallatie 1.5 Installatieconcepten 1.6 Rendement en energielabel 1.6.1 Energiefractie ruimteverwarming bij hybride concepten 1.6.2 Energiefractie warmtapwater 1.6.3 Rendement warmteopwekking 1.6.4 Investeringskosten 1.6.5 Energielabels 1.7 Haalbaarheid 1.8 Programma van Eisen

17 17 17 17 19 19 23 23 26 26 26 29 29 30 35

Ontwerpfase 2.1 Bepaling vermogensbehoeften 2.2 Dimensioneren van afgiftesysteem 2.2.1 Vloerverwarming 2.2.2 Wandverwarming 2.2.3 Radiatoren en convectoren 2.2.4 Ventilatorconvectoren 2.2.5 Koeling met vloer en/of wand 2.3 Dimensionering distributiesysteem 2.3.1 Lage temperatuur warmte en hoge temperatuur koeling 2.3.2 Verwarmen en/of koelen 2.4 Dimensioneren warmtapwater 2.4.1 Warmtapwaterbehoefte 2.4.2 Benodigde inhoud warmtapwaterboiler 2.4.3 Boilervolume bij beperkt beschikbaar vermogen

45 45 46 46 49 50 51 51 54

ISSO-kleintje

3

35 38 38 39 39 42 44

54 54 54 56 56 58

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 4 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

2.5

2.6 2.7

2.8 2.9 2.10

2.11

2.12 2.13

Bepaling vermogen opwekker(s) 2.5.1 EĂŠn opwekker 2.5.2 Twee opwekkers Regelbaarheid en schakelvat Hydraulisch ontwerp 2.7.1 Vloerverwarming 2.7.2 Radiatoren/convectoren 2.7.3 Opwekking 2.7.4 Inregelen Luchttechnisch ontwerp Deellastgedrag bij lucht-waterwarmtepompen Regeling, besturing en beveiliging 2.10.1 Algemeen 2.10.2 Buitenlucht als bron 2.10.3 Buitenlucht en binnenlucht als bron 2.10.4 Binnenlucht als bron Randvoorwaarden opstellingsruimte 2.11.1 Buitenlucht als bron en buitenopstelling 2.11.2 Buitenlucht als bron en binnenopstelling 2.11.3 Binnen- en buitenlucht als bron 2.11.4 Binnenlucht als bron Documentatie van de ontwerpgegevens Aandachtspunten en risico's

59 59 60 61 64 64 65 67 74 74 74 75 75 76 78 79 81 81 83 85 87 88 89

3

Uitwerkingsfase van een project 3.1 Selectie van onderdelen 3.2 Tekeningen, berekeningen en vergunningen 3.3 Terugkoppeling met de ontwerpfase 3.4 Monitoringsysteem

91 91 92 92 93

4

Realisatiefase van een project 4.1 Eisen voor montage van de installatie 4.2 Beproeven van de installatie 4.3 In bedrijf stellen van de installatie 4.4 Oplevering 4.5 Aandachtspunten en risico's

95 95 96 97 99 100

5

Beheerfase van een project 5.1 Periodiek onderhoud aan de installatie 5.2 Energiemonitoren van de installatie

101 101 101

Bijlage A Checklist oplevering

103

Bijlage B Checklist voor onderhoud

105

Literatuurlijst

107

ISSO-kleintje

4

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 5 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

VOORWOORD Het ISSO-kleintje Lucht-waterwarmtepompen in woningen heeft tot doel informatie voor de keuze, het ontwerp, uitvoering, oplevering en het beheer van een (individuele) elektrische warmtepomp met lucht als energiebron compact weer te geven.

De lucht-waterwarmtepompen zijn geschikt voor verwarming, koeling en warmtapwater in nieuwe of bestaande woningen met alleen lagetemperatuurverwarming of in combinatie met verwarming op hogere temperatuur.

De basis voor dit ISSO-kleintje is gelegd in ISSO-publicatie 98 Lucht-waterwarmtepompen. Warmtepompboilers worden omschreven in ISSO-publicatie 72.

In dit ISSO-kleintje krijgt u snel toegang tot de relevante informatie in de verschillende fasen van het ontwerpproces.

Dit proces is onderverdeeld in de volgende vijf fasen.

1. Programmafase (vaststellen wensen in PvE); 2. Ontwerpfase (dimensionering); 3. Uitwerkingsfase (productselectie, bestek); 4. Realisatiefase (montage en oplevering); 5. Beheerfase (onderhoud/monitoring).

ISSO-kleintje

5

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 7 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

SYMBOLENLIJST

β

vermogensfractie

[-]

c

soortelijke warmte

[kJ/(kg·K)]

COP

Coëfficiënt Of Performance

[-]

EER

Energie Efficiency Ratio

[-]

Fverw fractie: bijdrage aan de verwarming door [-] de warmtepomp Ftap

fractie: bijdrage aan warmtapwater door [-] de warmtepomp

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

[-]

SEER

Seasonal Energie Efficiency Ratio

[-]

t

tijd

[s]

V

volume van de boiler of schakelvat

[m3]

φ

thermisch vermogen

[kW]

θa

aanvoertemperatuur

[°C]

θr

retourtemperatuur

[°C]

θi

ruimtetemperatuur

[°C]

θvl

vloertemperatuur

[°C]

θm

gemiddelde watertemperatuur

[°C]

ISSO-kleintje

7

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 9 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

BEGRIPPENLIJST Afvoerlucht Binnenlucht die rechtstreeks naar buiten wordt afgevoerd.

Bivalent warmtepompsysteem Combinatie van warmtepomp(en) en één of meer andere warmteopwekkers, zoals gasgestookte of elektrische bijstook.

De bijstook kan in het warmtepomptoestel zijn geïntegreerd of apart voorkomen.

Bivalent mono-energetisch Systeem met twee of meer typen warmteopwekkers die gebruikmaken van dezelfde energiedrager, zoals gas of elektriciteit. Deze kunnen in één toestel zijn geïntegreerd, zoals een elektrische warmtepomp met een elektrisch element.

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 het totale benodigde aansluitvermogen;  Bivalent alternatief bedrijf: de warmtepomp levert warmte tot een bepaalde minimum luchttemperatuur.

Bij een lagere luchttemperatuur wordt de warmtepomp uitgeschakeld en wordt het volledige vermogen en de warmtevraag door additionele verwarming geleverd.

Additionele verwarming moet dus 100% van benodigde aansluitvermogen kunnen leveren.

Bijstook Additionele warmteopwekker(s) naast warmtepomp. In dit geval een bivalent systeem.

ISSO-kleintje

9

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 10 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

Condensorpomp

Afgiftepomp

Warmtebron

Verdamper

Afgiftesysteem

Condensor Schakelbuffer Condensor-/afgiftepomp

Afgiftesysteem

Warmtebron

Verdamper

Condensor

Condensor-/afgiftepomp

Warmtebron

Verdamper

Boiler

Condensor

Afgiftesysteem

Tapwaterpomp

Afb. Circulatiepompen Afgiftepomp Pomp die vloeistof door de parallelle (schakel)buffer en het afgiftesysteem transporteert.

Condensorpomp Pomp die vloeistof door de condensor en de parallelle (schakel)buffer transporteert.

Condensor-/afgiftepomp Pomp die vloeistof door zowel de condensor van de warmtepomp als door het afgiftesysteem transporteert. In deze situatie wordt geen (schakel)buffer toegepast.

Tapwaterpomp Pomp die tapwater transporteert tussen het separate direct gestookte boilervat en de warmtepomp.

ISSO-kleintje

10

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 11 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

COP (Coëfficiënt 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. Zie NEN-EN 14511 en NEN-EN 14825.

COP 

Qgeleverd warmtevermogen Ebenodigd elektrisch vermogen

Fabrikanten vermelden de COP in hun specificaties. Bij luchtwaterwarmtepompen 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 binnenlucht als energiebron worden vaak andere testcondities aangehouden.

EER (Energy Efficiency Ratio) De EER is de verhouding tussen het nuttig geleverde koelvermogen en het benodigde elektrische vermogen onder bepaalde condities, inclusief hulpenergie voor het bedrijven van de koelmachine en exclusief het vermogen van de overige hulpapparatuur.

EER 

Qgeleverd koelvermogen Ebenodigd elektrisch vermogen

Evenals bij de COP geven fabrikanten in de specificaties een waarde voor de EER op. Ook deze waarde is gemeten onder bepaalde testcondities.

Energiebron De bron waaruit de warmtepomp de warmte en/of koude betrekt.

Opwekker Toestel voor productie van warmte en/of koude.

ISSO-kleintje

11

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 12 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

Energiefractie Geleverde aandeel in de totale warmte- of koudevraag door een warmte- of koudeopwekker.

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, maar ook de afstand tot de bron, de demping door ruimten, etc.

Geluidvermogen Het geluidvermogen Lw is de maat voor de hoeveelheid geluid die een bron uitstraalt.

Hersteltijd (oplaadtijd) De tijd die nodig is om de inhoud van een boilervat van 10 °C op te warmen tot een bepaalde temperatuur (minimaal 55 °C).

Hybride warmtepompsysteem Een systeem van opwekkers waarbij minimaal twee verschillende technieken en brandstoffen worden gebruikt, zoals aardgas en elektriciteit.

Koellijn Verband tussen de buitentemperatuur en de te regelen wateraanvoertemperatuur voor koeling aan de afgiftezijde.

Mono-energetisch Gebruikmakend van dezelfde energiedrager.

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

Nuttige inhoud boilervat Het aantal liters warm water dat aan het eind van de laadtijd met een minimale temperatuur getapt kan worden.

Dit is circa 80% - 85% van de inhoud van het boilervat.

Naregeling Regeling van een afgiftesysteem voor verwarming of koeling op basis van de ruimtetemperatuur.

ISSO-kleintje

12

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 13 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

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 0,4, conform de Europese richtlijn ErP. Afhankelijk van het doel kan een afwijkend rendement worden gehanteerd, zoals bijvoorbeeld in NEN 7120 of door het CBS. Om de PER van verschillende opwekkers onderling te kunnen vergelijken wordt voor brandstof de bovenste verbrandingswaarde aangehouden.

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 Ebenodigdehoeveelheid 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.

SCOP (Seasonal Coëfficiënt Of Performance) Dit is de gemiddelde COP over het verwarmingsseizoen.

SEER (Energy Efficiency Ratio) Dit is de gemiddelde EER over het koelseizoen.

Stooklijn Verband tussen de buitentemperatuur en de te regelen wateraanvoertemperatuur voor verwarming aan de afgiftezijde.

ISSO-kleintje

13

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 14 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

Vermogensfractie Verhouding tussen het vermogen van de warmtepomp(en) en het benodigd nominaal vermogen voor ruimteverwarming (volgens ISSO-publicatie 51). Hiermee kan de bijdrage van de warmtepomp (energiefractie) aan de totale warmtelevering worden vastgesteld.

Vermogen warmtepomp Condensorvermogen van de warmtepomp.

Warmteopwekker Apparaat ten behoeve van opwekken van warmte, zoals een warmtepomp of ketel.

Warmtepomp Warmteopwekker die warmte van een (onbruikbaar) laag temperatuurniveau op een (bruikbaar) hoog temperatuurniveau brengt.

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

Lucht-waterwarmtepomp Een lucht-waterwarmtepomp is een toestel dat warmte van lage temperatuur uit lucht naar een hogere (bruikbare) temperatuur brengt en dit overdraagt op water. Hiervoor is aandrijfenergie nodig. In deze ISSO-publicatie worden alleen elektrisch aangedreven warmtepompen behandeld.

In onderstaande afbeelding is het warmtepompproces schematisch weergegeven.

In de verdamper verdampt het koudemiddel. De warmte die hiervoor nodig is wordt uit de omgeving (lucht) onttrokken. Een elektrisch aangedreven compressor brengt de damp vervolgens op hogere druk. Daarbij stijgt ook de temperatuur. Door de overdracht van warmte naar water condenseert de damp in de condensor. Vervolgens stroomt het condens via een expansieventiel weer terug naar de verdamper.

ISSO-kleintje

14

Lucht-waterwarmtepompen in woningen

kleintje.book Page 15 Monday, April 24, 2017 3:09 PM

Compressor

Aanvoer CV

Elektrische energie Verwarming

Omgevingswarmte condensor

Verdamper

Retour CV

Expansieventiel gesloten circuit met koelvloeistof

Afb. Principe van de elektrische warmtepomp De COP geeft de verhouding tussen de in de condensor afgegeven warmte en de energie die wordt opgenomen door de compressormotor. Deze verhouding ligt tussen de 3 en 6. Hierbij speelt het volgende een rol. ď Ž Des te groter de temperatuursprong is, des te meer energie heeft de compressor nodig; ď Ž Het type compressor. In kleine warmtepompen worden vaak scrollcompressoren toegepast, onderstaande zie afbeelding.

Afb. Voorbeeld scrollcompressor

ISSO-kleintje

15

Lucht-waterwarmtepompen in woningen