Meer info of advies nodig? Contacteer ons +32 (0) 3/314.95.55 of info@geoservices.be

Warmtepompen

Home / Warmtepompen

Werking & Systemen

Werking

Warmtepomp werking en onderhoudEen warmtepomp neemt gratis warmte op bij lage temperatuur om die vervolgens op hoge temperatuur af te geven.

De belangrijkste toepassing is de verwarming van gebouwen, sanitair warm water en zwembaden.

Een leuk weetje is dat iedereen een soort warmtepomp in huis heeft, namelijk een koelkast.

Hier geldt er een omgekeerde werking: de koelkast onttrekt warmte aan de binnenruimte (de bron) en geeft die warmte af aan de buitenkant.

Er is sprake van een warmtepompinstallatie als er warmte getransporteerd wordt van buiten (de bron) naar binnen.

Er zijn verschillende warmtebronnen (bodem, lucht en water) en afgiftesystemen beschikbaar. Meer info hierover vindt u op systemen (zie hieronder) en verwarming.

De meest voorkomende warmtepompen zijn elektrisch aangedreven en werken door

  • de verdamping van een vloeistof bij lage temperatuur door een verlaging van de druk in het expansieventiel
  • het condenseren van het ontstane gas bij hoge temperatuur door een drukverhoging met de compressor

Werking warmtepomp-Model

Systemen

Warmtepompen worden toegepast in verschillende systemen.

Een warmtepompsysteem wordt benoemd door middel van de warmtebron en warmteafgifte.

Hier volgt een korte beschrijving van de soorten warmtepompen:
 

Bodem/water warmtepomp
Een bodem-water of brine-water warmtepomp onttrekt de warmte uit de bodem via verticale of horizontale bodemwarmtewisselaars en geeft die af via een verwarming op basis van water (bv vloerverwarming).

De bodemwarmtewisselaars zijn U-vormige, poly-ethyleen leidingen met doorgaans een doorsnede van 32 mm waarin een mengsel van water en glycol vloeit.

Dat mengsel zal door middel van circulatie de warmte transporteren naar de warmtepomp.

Het aantal en de lengte van de leidingen hangt af van de warmteverliezen van het gebouw en de plaatselijke geologie.

De dimensionering van een warmtebron is een complexe aangelegenheid, dat bij voorkeur aan een specialist overgelaten wordt. De reden hiervoor is dat er geologische kennis en ervaring benodigd zijn.

Wij sluiten verticale en horizontale bodemwarmtewisselaars steeds aan via het tichellmann principe voor een thermische gelijkmatige belasting. Het is in principe een parallelschakeling waarbij alle leidingen afgetakt worden op een horizontale heen- en retourleiding die de verbinding maken met de warmtepomp. De diameter van de leidingen bedraagt meestal 40 mm.

Verticale bodemwarmtewisselaars:

Troeven:
Een grond-water warmtepomp gekoppeld aan verticale bodemwarmtewisselaars heeft het hoogste systeemrendement voor gebouwen met warmteverliezen tot 15 kW.

Andere belangrijke troeven zijn de zeer lange levensduur, de mogelijkheid van passieve koeling en last but not least de hoogste bedrijfszekerheid. Er is nagenoeg geen onderhoud nodig.

Een gemiddelde nieuwbouwwoning anno 2013 kan al verwarmd worden met een bodem-water warmtepomp van 8 kW. Het spreekt dus voor zich dat een verticaal grond-water warmtepompsysteem de beste investering is en er de laatste jaren beduidend meer geplaatst werden.

De voordelen van verticale aardwarmtewisselaars ten opzichte van horizontale – zijn het hoger rendement (ca 20% hoger) en de mogelijkheid van passieve koeling.

Dimensionering:
Zoals reeds vermeld is het van cruciaal belang dat de warmtebron correct gedimensioneerd wordt, anders zal de bodemtemperatuur te sterk dalen en zal de warmtepomp langer moeten werken met een hoger energieverbruik als gevolg.

Wij hebben meer dan 30 jaar ervaring in het dimensioneren en ontwerpen van warmtebronnen en geven daarom ook garantie op het vermogen dat de bodemwarmtewisselaars dienen te leveren.

De ondergrond is de belangrijkste factor. We kunnen de verschillende bodemlagen incl. dieptes nagenoeg perfect inschatten aan hand van enkele naburige boringen. Die boringen staan geregistreerd in een online databank.

Het specifieke warmteonttrekkingsvermogen per boormeter schommelt tussen 20 en 70 W en is afhankelijk van de waterdoorlaatbaarheid en soort grond van de verschillende bodemlagen.

Droge kleigronden hebben bijvoorbeeld een lagere warmtegeleidbaarheid dan water verzadigde zandlagen.

Na input van alle geologische gegevens in onze software, wordt het aantal en de diepte van de grondboringen bepaald.

Voor een doorsnee nieuwbouwwoning met een warmtebehoefte van 8 kW en een gemiddelde geologie voor verticale warmteonttrekking volstaan 2 boringen van ca 85 m

Horizontale bodemwarmtewisselaars:

Een bodem-water warmtepomp kan haar warmte ook winnen uit een horizontaal captatienet.

Net zoals bij het verticaal systeem heeft elke bodem een specifiek onttrekkingsvermogen dat afhangt van de samenstelling en het vochtgehalte. Die varieert tussen 10 en 35 W per m² grondoppervlakte.

Er is dus een groot tuinoppervlakte noodzakelijk aangezien er meer aardwarmtewisselaars benodigd zijn. De lengte van een bodemwarmtewisselaar is standaard 100 m. Ze worden in sleuven met een breedte van 75-100 cm geplaatst en op een diepte van ca 1m50 om de invloed van het klimaat te beperken.

Het aantal buizen en de oppervlakte van het captatienet worden berekend aan hand van het benodigd koelvermogen van de warmtepomp en het onttrekkingsvermogen.

Voor een doorsnee nieuwbouwwoning met 8 kW warmteverliezen en een gemiddelde geologie voor horizontale warmteonttrekking volstaan 7 leidingen van 100 m

Water/water warmtepomp
Een warmtepompinstallatie met een water/water warmtepomp noemt men een open systeem.

Het grondwater wordt opgepompt uit een geboorde waterput en naar de warmtepomp gestuurd. De verdamper van de warmtepomp onttrekt er de aardwarmte uit en levert die aan het water van het afgiftesysteem en het sanitair warm water.

Men is verplicht om het opgepompt water nodig voor de werking van de warmtepomp terug te injecteren in dezelfde grondlaag via een retourput. Dit is niet altijd evident en daarom moeten er soms extra retourputten geboord worden.

Er is tevens een hoog waterdebiet nodig en doorgaans dienen er dan zeer diepe putten geboord te worden waardoor de warmtebron gewoonlijk duurder is dan bij een bodem-water warmtepomp.

Water-water warmtepompen hebben de hoogste cop, maar het systeemrendement is lager dan dat van een bodem-water warmtepomp voor gebouwen met warmteverliezen kleiner dan 15 kW.

De reden hiervoor is dat de bronpomp die een enorme hoeveelheid water dient te circuleren aanzienlijk veel energie verbruikt.

De onderhoudskosten liggen ok gevoelig hoger dan bij een bodem-water warmtepompsysteem doordat de kans bestaat dat de leidingen, warmtewisselaar en pompen gereinigd en er onderdelen vervangen dienen te worden na verloop van tijd.

Het spreekt dan ook voor zich dat een water-water warmtepompsysteem niet meer veel toegepast wordt voor nieuwbouwwoningen.

Een water-water warmtepomp wordt meestal ook gecombineerd met waterwinning voor huishoudelijk gebruik. De waterkwaliteit varieert echter zeer sterk evenals de diepte waar bruikbaar water tegen een hoog waterdebiet omhoog gepompt kan worden.

Lucht/water warmtepomp
Een lucht-water warmtepomp extraheert de warmte uit de buitenlucht en levert die aan een afgiftesysteem op basis van water. De warmte wordt ook gebruikt voor de productie van sanitair warm water.

In tegenstelling tot de bodem-water en water-water warmtepompen is er een buitenunit aanwezig om de warmte te onttrekken. Die buitenunit wordt soms als storend ervaren omwille van de geluidsproductie en het esthetisch aspect.

Het rendement van een lucht-water warmtepomp ligt aanzienlijk lager dan dat van een geothermisch warmtepompsysteem, omdat dit dramatisch afneemt bij dalende buitentemperaturen. De levensduur is ook lager en de onderhoudskosten zijn hoger. Doordat de prijs van het toestel zelf quasi te vergelijken is met die van een bodem-water warmtepomp is het logisch dat op termijn de kosten van een lucht/water warmtepompinstallatie hoger zullen zijn.

Het gemiddeld rendement van een lucht-water warmtepomp ligt aanzienlijk lager dan dat van een geothermisch warmtepompsysteem, omdat dit sterk afneemt bij dalende buitentemperaturen. De levensduur is ook lager en de onderhoudskosten zijn hoger. Rekening houdend met de gelijkwaardige prijs van het toestel zelf, spreekt het voor zich dat het totaal van verbruiks- en onderhoudskosten van een lucht-water warmtepompsysteem op termijn hoger zullen zijn dan bij een geothermische oplossing.

Een lucht-water warmtepomp die uitsluitend gebruikt wordt voor de aanmaak van sanitair warm water wordt een warmtepompboiler genoemd. Een warmtepompboiler kan warmte uit de binnen- en buitenomgeving halen.
Bij warmteonttrekking uit de binnenlucht is het sterk aan te raden dat de oppervlakte van de ruimte groot genoeg is namelijk minimaal 15 m².

Misinformatie

Er is helaas heel wat misinformatie te vinden over lucht-water warmtepompen, zoals het feit dat lucht-water warmtepompen de beste combinatie zouden zijn met bestaande radiatoren.

Des te hoger het temperatuurverschil tussen de warmtebron en het afgiftesysteem, des te lager het rendement van het warmtepompsysteem.

Bij een lucht-water warmtepomp is de aanvoertemperatuur van de warmtebron zeer laag in het stookseizoen en radiatoren vereisen een hoge watertemperatuur. Bijgevolg is deze combinatie af te raden.

De omgekeerde stelling is ook van kracht:

Des te lager het temperatuurverschil tussen de warmtebron en het afgiftesysteem, des te hoger het rendement van het warmtepompsysteem.

Bijvoorbeeld bij een bodem-water warmtepomp is de temperatuur van de warmtebron in het stookseizoen nog relatief hoog in vergelijking met de temperatuur van de buitenlucht. Vloerverwarming kan bovendien op een zeer lage temperatuur werken en daarom is dit een ideale combinatie.

Lucht/lucht warmtepomp
Een lucht/lucht warmtepomp haalt de energie uit de buitenlucht met een buitenunit en brengt die op hogere temperatuur. De warmtepomp verplaatst de warmte naar een binnenunit, die de verwarmde lucht in de te verwarmen ruimtes blaast.

De omgekeerde werking is eveneens mogelijk. Als er met een lucht-lucht warmtepomp gekoeld wordt, is er sprake van airconditioning.

Het nadeel is dat de ruimtetemperatuur schommelt, omdat de lucht snel opwarmt en afkoelt.

Het rendement voor verwarming en koeling is ook zeer laag en daarom wordt een lucht/lucht warmtepomp hiervoor zelden toegepast in woningbouw.

De toepassing van een lucht/lucht warmtepomp is voornamelijk te zoeken in de verwarming/koeling van winkels en andere commerciële ruimtes.

 

Meer weten over de warmtepomp systemen?

Vraag hier uw vrijblijvende offerte aan! Wij helpen u graag vooruit.