Met het toepassen van ClimateBooster in traditionele gasgestookte verwarmingssystemen zijn besparingen van circa 20% op het gasverbruik te behalen. Daarnaast zal de snellere en gelijkmatigere opwarming van een ruimte voor een enorme verbetering van het comfort zorgen. Maar ook bij het toepassen van ClimateBooster in een verwarmingssysteem met een warmtepomp zijn aanzienlijke besparingen tot zelfs 25% te behalen! Wil je meer weten over hoe een ClimateBooster en warmtepomp voor minder stroomverbruik kunnen zorgen? klik hier!
Warmtepomp
De conventionele gas gestookte verwarmingsinstallaties werken doorgaans op een aanvoertemperatuur van circa 75°C. Door de uitfasering van de gas gestookte verwarmingsketel, is de blik van de installatiebranche nu gericht op hét vooruitgeschoven alternatief voor een gasloze toekomst: de warmtepomp. Warmtepompen werken echter vaak met een aanvoertemperatuur van 35°C tot een maximum van circa 55°C. Hierdoor verschuift ook de aandacht van installateurs richting het afgiftesysteem, wat nu geschikt gemaakt moet worden voor deze lagere temperaturen.
''Het afgiftesysteem moet geschikt zijn voor lage temperaturen 35°C - 55°C om efficiënt te werken met een warmtepomp''
Werking van de warmtepomp
Een warmtepomp maakt gebruik van een secundaire energiebron. Dit kan bijvoorbeeld lucht, maar ook vloeistof zijn. In het geval van de secundaire energiebron lucht spreken we van een lucht/water warmtepomp, welke gebruik maakt van buitenlucht of eventueel ventilatielucht. In het geval van een secundaire energiebron water spreken we van een water/water warmtepomp. De werking van de warmtepomp zelf is echter in beide gevallen gelijk.
Een warmtepomp maakt gebruik van twee energiebronnen. Dit kan naast elektriciteit ook bijvoorbeeld lucht of water zijn.
De secundaire energiebron, bijvoorbeeld water of lucht, heeft een bepaalde temperatuur. Deze temperatuur wordt in de ‘verdamper’ overgebracht op de interne vloeistof van de warmtepomp, het koudemiddel. Anders dan bij water is dit koude middel bij de heersende temperatuur, bijvoorbeeld 10°C, gasvormig. Dus terwijl water pas bij het kookpunt van 100°C gasvormig wordt, is dit koudemiddel al gasvormig bij 10°C. Een gunstige eigenschap van gas is dat het samengeperst kan worden waardoor de druk zal verhogen. Door het verhogen van de druk zal ook de temperatuur van het gas toenemen. Doordat ons gasvormige koudemiddel door de compressor in druk wordt verhoogd, zal de temperatuur van circa 10°C stijgen naar circa 60°C. Dit alles bij een interne druk van circa 25 bar. Het koudemiddel, wat nu dus niet meer zo koud is, wordt over de condensor geleidt. In de condensor wordt de warmte van het koudemiddel (60°C) afgestaan aan het water van het verwarmingssysteem van de woning. Hierdoor zal het koudemiddel in temperatuur afnemen en daarbij condenseren tot vloeistof. Om weer energie op te nemen uit de secundaire energiebron, is het nodig het koudemiddel verder af te koelen. Om af te koelen, zal de druk van het koudemiddel weer verlaagd moeten worden. Dit vindt plaats in het ‘expansieventiel’. Door dat de druk van het koudemiddel weer lager wordt, zal het koudemiddel weer verdampen en in de verdamper dus ook weer energie uit de buitenlucht op kunnen nemen, waarna de hele cyclus weer opnieuw begint. Meer informatie over de werking van warmtepompen lees je hier.
Bron: warmtepomp-weetjes.nl
Bron: All Electric IHTO Daalderop
Soorten warmtepompen
Er zijn dus lucht/water warmtepompen en water/water warmtepompen, afhankelijk van welke secundaire energiebron er wordt gebruikt. Warmtepompen worden daarnaast in een monovalent of in een bivalent systeem toegepast. Wanneer er in een systeem enkel een warmtepomp wordt toegepast spreken we van een monovalent systeem. Wanneer een warmtepomp in combinatie met bijvoorbeeld een verwarmingsketel wordt toegepast spreken we van een bivalent of hybride systeem. Hierbij zal de warmtepomp het grootste gedeelte van het jaar draaien en zal de verwarmingsketel zorgen voor het opvangen van de pieken in de warmtevraag zoals warm tapwater.
Merken
De eerste warmtepomp werd al in de jaren 20 van de vorige eeuw ontwikkeld. De echte doorontwikkeling kwam echter pas in de jaren 70. Door de wisselende energieprijzen lag de focus echter niet continu op de warmtepomp, waardoor de verdere ontwikkelingen lang op zich lieten wachten. Vanaf de jaren 90 kreeg de warmtepomp echter weer meer aandacht. Door de intreding van de energietransitie zien we nu een steeds groter aanbod aan warmtepomp ontstaan. Op dit moment zijn er zelfs circa 150 merken warmtepompen op de markt. Om een inkijk te geven in de besparingsmogelijkheden van ClimateBooster in combinatie met een warmtepomp, is een analyse gemaakt van een aantal grote merken en typen warmtepompen en het toegepaste koudemiddel. De warmtepompen verkrijgbaar in verschillende vermogensklassen variërend van circa 4 t/m 15 kW worden berekend met ClimateBooster.
Coefficient Of Performance
Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de Coëfficiënt Of Performance, kortweg de COP. De berekening van de COP is in de basis vrij simpel, deze geeft namelijk de verhouding aan tussen de hoeveelheid aan elektrische energie die de warmtepomp in gaat en de hoeveelheid thermische energie die er uit komt. Deze berekening ziet er dan als volgt uit:
Elk koudemiddel zorgt vanwege zijn unieke eigenschappen voor een specifieke COP. Deze COP is daarnaast afhankelijk van het temperatuurtraject waar de warmtepomp op werkt. Hierbij zijn de volgende twee temperaturen van belang:
Uitgaande temperatuur condensorzijde, of de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem in de woning
Ingaande temperatuur verdamperzijde, in het geval van een lucht/water warmtepomp is dit dus de heersende buitenlucht temperatuur
Voorbeeld berekening
Om de mogelijke besparing inzichtelijk te maken is een proefberekening gemaakt. Hierbij is uitgegaan van een warmtepomp met een thermisch opwekvermogen van 10kW en een temperatuurtraject van 55°C afgiftetemperatuur bij een 7°C buitentemperatuur .
COP berekening
Op basis van de eigenschappen van de diverse koudemiddelen en de toegepaste referentie temperaturen (volgens NEN-EN 14511) kan de te verwachten COP worden berekend. De hiernaast weergegeven berekeningen zijn gemaakt met behulp van het softwarepakket
CoolPack (Technical University of Denmark). Hierin is uitgegaan van de meest gunstige situatie en zijn mogelijke overdrachtsverschillen niet meegenomen. Daarnaast is het isentropisch rendement van de compressor vastgesteld op 0,6.
Benodigd elektrisch vermogen
Uitgaande van de berekende COP’s uit tabel 2 en een opgewekt thermisch vermogen van de warmtepomp van 10 kW, kan voor de referentie situatie het benodigde elektrische vermogen worden berekend.
COP berekening met ClimateBooster
Wanneer radiatoren of convectoren voorzien worden van een ClimateBooster, is het mogelijk de aanvoertemperatuur te verlagen bij een gelijkblijvende warmteafgifte. Uitgaande van bijvoorbeeld het temperatuurregime 55°C/7°C is het mogelijk de aanvoer temperatuur te verlagen naar circa 46°C. Doordat de aanvoer temperatuur met 9°C verlaagd kan worden, zal ook de COP berekening veranderen. In onderstaande berekening is de aanvoertemperatuur van de verschillende referentie temperaturen als gevolg van het toepassen van ClimateBooster gedaald, met een stijging van COP tot gevolg.
Benodigd elektrisch vermogen met ClimateBooster
Met behulp van de nieuwe COP waarden kan per situatie nu het nieuwe elektrisch vermogen worden berekend.
Vermindering benodigd elektrisch vermogen met een ClimateBooster
Het toepassen van ClimateBooster zal dus een vermindering in het benodigd elektrisch vermogen tot gevolg hebben. Wanneer we het verschil bekijken in benodigd elektrisch vermogen met en zonder ClimateBooster levert dit de volgende verschillen.
Jaarlijkse besparing ClimateBooster met warmtepomp
Woningen in de bouwjaarklasse van 1965 t/m 1999 zullen een jaarlijkse hoeveelheid aan vollast draaiuren van een warmtepomp hebben van circa 1.700 uur. Met de besparingen uit tabel 6 zal dit resulteren in de volgende jaarlijkse besparing op het benodigde elektrische vermogen.
Met bovenstaande jaarlijkse besparing en een prijs van circa € 0,66 per kWh aan elektrisch vermogen, kan de onderstaande jaarlijkse besparing worden berekend.
Potentiële jaarlijkse besparing bij koudemiddel R410A = € 764,94
Potentiële jaarlijkse besparing bij koudemiddel R290 (propaan) = € 599,28
Potentiële jaarlijkse besparing bij koudemiddel R407C = 640,20
Wil jij jouw afgiftesysteem aanpassen naar en LTV-systeem?