1 - Werking van een warmtepomp
Hierbij ziet u de mechanische kringloop van een warmtepomp weergegeven.
Er zijn altijd 5 essentiële componenten aanwezig n.l.:
Compressor ( warmtepomp)
Condensor ( condenseren van koude middel/f-gas)
Smoororgaan / expansie ventiel ( voor het meten en regelen van vloeibaar koudemiddel en reduceren van drukken)
Verdamper ( om het koudemiddel te laten verdampen tot gasvorm)
Koudemiddel ( om warmte/energie te transporteren )
De compressor
De compressor zorgt voor het transport van het koudemiddel , door het zuiggas (wat ontstaan is in de verdamper) aan te zuigen en het als oververhit gas “ persgas’’ ( ontstaan bij comprimeren in de compressor) weg te persen richting condensor.
Een compressor is dus ontwikkeld om gas te comprimeren en te verpompen. Hierbij ontstaan hogere drukken en hogere temperaturen.
Condensor
De condensor koelt het hete persgas af.
De warmte die aanwezig is in het gas wordt overgedragen (uitgewisseld) aan een ander medium .
In de meeste gevallen is dit water of lucht.
Hier wordt bij een warmtepompinstallatie het C.V. water en sanitair tapwater gemaakt.
Door onttrekking van warmte uit het hete gas in de condensor, condenseert het hete gas weer tot vloeistof waarna het weer in de koude cyclus naar het smoorventiel (expansieventiel) wordt getransporteerd.
Een condensor is eigenlijk een gewone warmtewisselaar met als enig verschil dat er in de condensor een fase – overgang plaats vindt van koudemiddel GASVORMIG naar koudemiddel VLOEIBAAR.
Expantieventiel
Het expantieventiel, ook wel smoororgaan genoemd, zorgt voor: 1. het drukverschil tussen condensor en verdamper en 2 door direct te meten aan het uiteinde van de verdamper de juiste hoeveelheid koudemiddel toe te laten (gedoseerd) tot de verdamper zodat waarin het koudemiddel weer omgezet word naar gasvorm en de compressor 100% gas aan kan zuigen.
Dit voorkomt vloeistofslag in de compressor , waardoor de compressor defect raakt.
De verdamper
Evenals de condensor kent de ‘’verdamper’’ diverse uitvoeringsvormen.
In de verdamper verdampt het koudemiddel in meestal koperen leidingen en neemt het de warmte op van de langsstromende Lucht . (of water / vloeistof)
De verdamper warmt het vloeibare koudemiddel op en laat het verdampen tot GAS
(het vloeibare koudemiddel word gedoseerd toegelaten door het expansieventiel)
Een verdamper is eigenlijk een gewone warmtewisselaar met als enig verschil dat er in de verdamper een fase overgang plaats vindt van vloeibaar koudemiddel naar gasvormig koudemiddel.
In dit deel van de warmtepomp kringloop wordt er gratis aangeboden warmte / energie uit de natuur (buiten lucht / bodem warmte) uitgewisseld zonder dat er CO2 emissie plaatsvindt en waarmee wij de ozonlaag niet meer aantasten en het broeikaseffect dus tegen gaan.
Het 100 % gas wat aan het einde van de verdamper ontstaat wordt afgezogen door de compressor, de compressor comprimeert dit dan weer.
Hierbij is de volledige kringloop van een warmtepompproces omschreven .
Binnen het kringloop proces bevinden zich overgangsfases waarin temperatuur verschillen en drukken plaats vinden.
Hiervoor heeft men een H-log diagram bedacht , wat de basis is van de koudetechniek. (Ook wel ‘’Molier diagram ‘’ genoemd , naar de bedenker)
Elk type koudemiddel heeft zijn eigen diagram met zijn eigen drukken en temperaturen wat weergegeven wordt in het H-log diagram .
Koudemiddelen
Waarom worden er koudemiddelen gebruikt in warmtepompen, airco’s en koeltechnische installatie zoals ook onze koelkast in huis?
Het water kookpunt van water ligt op ca. 100 graden bij 1 bar atmosferische druk.
Daarin tegen ligt het kookpunt van koudemiddel veel lager, zelfs op -27 graden onder nul.
Het Koudemiddel dient daarom als warmtedrager ook bij lage temperaturen die wij op willen halen uit bodem of lucht.
2 - Stooklijn warmtepomp
Wat wordt er bedoelt met een stooklijn?
Dit is de verhouding tussen de aanvoertemperatuur van de warmte pomp naar uw CV installatie (vloerverwarming/ radiator) en de buitentemperatuur.
Je kunt de beste en duurste warmtepomp hebben , maar als je een warmtepomp niet correct inregelt behaal je nog steeds een slecht resultaat / rendement.
Het is aan te raden om met een zo laag mogelijke stooklijn je huis te verwarmen. Probeer dus de aanvoertemperatuur voor de CV installatie zo laag mogelijk in te stellen , bijvoorbeeld max. 38 graden.
Deze maximale watertemperatuur is sterk afhankelijk van het afgifte systeem wat in uw woning is aangebracht .
Daarbij is het van belang dat het op juiste wijze geïnstalleerd wordt .
Bij vloerverwarming is het wenselijk dat de leiding op 10 cm van elkaar in de vloer aangelegd zijn , en er voldoende groepen aangebracht zijn zodat er voldoende warmte verdeling / afgifte plaats vindt .
Bij radiatoren is het gewenst dat er gekozen wordt voor een radiator met een hoog afgifte oppervlak of een type geschikt voor lage temperatuur, mogelijk met geforceerde convectie.
3 - C.O.P. / S.C.O.P.
De co-efficiënt of performanc ( C.O.P.)
Dit is een getal dat aangeeft hoe efficiënt een warmtepomp werkt.
Het geeft de verhouding weer tussen de energie die nodig is om warmte op te pompen uit een bron (lucht / bodem / water) en de warmte die het systeem produceert.
Stel voor dat je 1 kW aan elektriciteit nodig hebt om 4,5 kW aan warmte / energie ervoor terug krijgt:
Dan geeft de warmtepomp een rendement van 450% , ofwel een C.O.P. van 4,5
Temperatuurverschil bron en verwarmingssysteem
Wanneer je bijvoorbeeld een lucht-water warmtepompsysteem hebt en de bron (buitenlucht) is 7 0C en de afgiftetemperatuur (voor het verwarmingssysteem) is 35 0C, dan is je COP 4,5. Het verschil in temperatuur is op dat moment 28 0C, wanneer dit verschil kleiner wordt, wordt de COP dus hoger en de warmtepomp nog efficiënter.
Bij een winterse dag met een buitentemperatuur van -10 0C in combinatie met traditionele radiatoren met een afgiftetemperatuur van 60 0C, is dit temperatuurverschil aanzienlijk groter: “A-10/W60”. Dit heeft een negatief effect op de COP dat in dit voorbeeld ruim onder de 2,7 uitkomt. Een COP warmtepomp van (A7/W35) zegt dus iets over de energie-efficiëntie van de warmtepomp zelf en niet over de daadwerkelijke efficiëntie van het warmtepompsysteem in jouw huis.
Temperatuur cv-water
Naast de efficiëntie van de warmtepomp zijn er namelijk nog twee belangrijke factoren die de efficiëntie van het warmtepompsysteem beïnvloeden, namelijk de temperatuur van de bron en de gewenste afgiftetemperatuur van het verwarmingssysteem. Hoe kleiner dit verschil (delta T), des te beter het rendement. Met conventionele radiatoren is de aanvoertemperatuur richting de radiatoren hoger dan met vloerverwarming, waardoor je rendement met traditionele radiatoren lager uit zal vallen.
Wat is SCOP?
In het geval van een variërende brontemperatuur (zoals bij de buitenlucht) kan het rendement van de warmtepomp fluctueren over de verschillende seizoenen. Je kan dan het beste kijken naar de SCOP, ofwel Seasonal Coëfficiënt of Performance. Dit getal is de gemiddelde efficiëntie gemeten over het hele jaar. Met name wanneer je de buitenlucht gebruikt als bron voor de warmtepomp is dit een belangrijke factor. In de winter is het buiten koud en is het temperatuurverschil groter dan in de zomer. Een warmtepomp draait mede daarom ’s winters met een lagere COP dan in de zomer.
Factoren die de SCOP beïnvloeden
Naast de brontemperatuur en de gewenste aanvoertemperatuur zijn er meer factoren die de COP of SCOP beïnvloeden:
- Het klimaat: in Spanje waar het warmer is, is de SCOP van een warmtepomp hoger dan in Nederland. In Finland is juist het tegenovergestelde het geval.
- Het gekozen verwarmingssysteem: een laagtemperatuur verwarmingssysteem, zoals vloerverwarming of convectoren, heeft een lagere aanvoertemperatuur nodig dan conventionele radiatoren.
- Wanneer er in het huishouden in verhouding meer warm tapwater wordt gebruikt dan gemiddeld, kan dit de COP negatief beïnvloeden. Warm water moet naar een hogere temperatuur verwarmd worden dan aanvoerwater voor verwarming. Daardoor ligt de COP voor warm tapwater lager dan voor verwarming.
Als de woning slecht geïsoleerd is, moet de verwarmingsinstallatie harder werken om het binnen behaaglijk te krijgen. De aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem moet in dat geval hoog liggen om het warm en comfortabel in huis. Daarom is het verstandig de woning eerst goed te isoleren. Dat zal het rendement van de warmtepomp ten goede komen.
4 - Temperatuur in huis
Houd de temperatuur in je woning constant.
Hoe constanter de temperatuur, hoe hoger het rendement, hoe lager de jaarlijkse stookkosten.
Stel dat je de verwarming afzet in bijvoorbeeld de nacht . Dan is het verschil tussen de werkelijke en gewenste binnentemperatuur ‘s morgens zo groot dat het warmtepomp systeem automatisch de stooklijn naar boven aanpast .
Daardoor verhoogt de aanvoertemperatuur en werkt de warmtepomp minder efficiënt.
Het is daarom aan te raden om de gewenste temperatuur altijd constant te houden , ook in de nacht.
5 - Transmissieberekening
Transmissieberekening wordt ook wel warmteverliesberekening genoemd.
In deze berekeningen worden factoren uitgezet die betrekking hebben op de woning over het verlies van de warmte van binnen naar buiten.
Hierbij is bepalend hoe goed een woning geïsoleerd is en hoe er geventileerd word .
Bepalend zijn :
- Muur / spouw isolatie
- Vloerisolatie
- Dakisolatie
- Thermo beglazing en het aantal m2
- Hoeveel glas op het zuiden gericht is
- Het type ventilatiesysteem
- Afgifte systeem CV , radiatoren / vloerverwarming.
- Oppervlakte woning / inhoud m3
- Ligging v.d. woning
- Afdichting v.d. buiten deuren.
- Stookgedrag van de bewoners
6 - WTW ventilatie
In een slecht geventileerde woning is het vochtig waardoor je veel meer moet verwarmen om het op de gewenste temperatuur te krijgen.
Vocht moleculen nemen als het ware de warmte op waardoor ze tevens de woning afkoelen.
Daarnaast is het een erg ongezond leefklimaat wat door te veel vocht veroorzaakt wordt.
Zorg je voor een hoge mechanische ventilatie dan verdrijf je vaak de hoge luchtvochtigheid maar tevens voer je de opgewarmde lucht in de woning direct af naar buiten. (Hierbij gooien we de warmte dus eigenlijk weg.)
Het is hierbij raadzaam om een WTW (WarmteTerugWinning) / balansventilatie te installeren.
De laatste ontwikkelde units zorgen ervoor dat 94 % van de afgezogen warme lucht weer terug de woning in gaat.
Deze WTW units leveren een zeer hoog rendement en dus een hoge besparing op uw stookkosten.
7 - Internationale verdragen
Montreal protocol
Het Montreal protocol is een internationaal verdrag dat opgesteld is om de ozonlaag te beschermen.
De ozonlaag is een laag in de atmosfeer, tussen ca. 15 en 30 KM hoogte waarin relatief veel ozon aanwezig is .
Het ozon ontstaat doordat ultraviolet straling zuurstof bindt en houdt daarbij veel ultraviolet straling van de zon tegen.
Dit is van groot belang voor het leven op aarde!
De ozon afbraak wordt voornamelijk veroorzaakt door het chloor uit CFK’s .
Deze CFK’s waren terug te vinden in koudemiddelen gebruikt in warmtepompen , airco , koelkasten , piepschuim , spuitbussen etc.
Het Gebruik hiervan is verboden in de EU sinds 31 december 2000 .
Als vervanger van de CFK’s worden momenteel HFK’s gebruikt zoals R410a , R134a , R32 etc.
Momenteel worden veel installaties voor de toekomst voorzien van R32 koudemiddel en als zuivere vloeistof gewaarmerkt voor duurzame energie installaties
Kyoto protocol
Het verdrag van Kyoto heeft als doel het tegengaan van het versterkte broeikaseffect en de daarmee samenhangende opwarming van de aarde.
Op 16 februari 2005 trad het Kyoto verdrag officieel in werking . Dat is 7 jaar nadat het protocol is opgesteld.
Om het verdrag van kracht te laten worden moesten gezamenlijk minimaal 55 landen verantwoordelijk zijn voor minimaal 55 % van de uitstoot C02.
Ruim 181 landen hebben zich aangesloten en het verdrag getekend.
Elk deelnemend land heeft en aparte reductie doel.
Voor Nederland is het reductie doel 6 %