You are here

Warmtepomp: zoektocht naar krachtige combinatie

De warmtepomp (WP) is ongetwijfeld een technologie die kan helpen om de energieprestatie van gebouwen te verhogen. Zij is een uitstekende technologie in de recuperatie en de warmteoverdracht van kleine temperatuursverschillen.

De combinatie van een WP met een back-up systeem heeft nu een prominente plaats veroverd in voorbeeldgebouwen. Bovendien zorgt de WP voor innovatieve processen in de valorisatie van thermisch potentieel die tot nu toe werden verwaarloosd.

Inderdaad, op twee evenementen kwam de diversiteit aan toepassingen naar boven waarin de warmtepomp zich kan onderscheiden als een energie-efficiënte oplossing voor verwarmingsbehoeften.

De facilitator voor warmtepompen van Wallonië organiseerde op 2 december in Namen een technisch seminarie over "de warmtepomp: een universeel systeem voor warmterecuperatie en overdracht"

Terwijl in Brussel, de facilitator Duurzaam Bouwen van Leefmilieu Brussel op 7 december een workshop over "warmtepompen" in het Filantropie huis, een voorbeeldgebouw die deze technologie heeft opgenomen, organiseerde.

Op deze twee bijeenkomsten werd de nodige ervaring gedeeld voor toepassingen in de tertiaire sector. De focus ligt hier op het energieconcept voor de renovatie van een gebouw waarin de WP gemakkelijk kan worden geïntegreerd. Op basis van concrete voorbeelden van de deelnemers, konden er op de Brusselse workshop concrete ervaringen worden gedeeld over de integratie van de WP in kantoorgebouwen, vanaf het ontwerp tot de follow-up van de uitvoering.

De WP valt in het segment van valorisatie omgevingswarmte en kan bijzonder interessant zijn in de recuperatie van de afvalwarmte van bepaalde processen of restwarmte. Zo worden warmtepompen ingezet in zeer gevarieerde en soms onconventionele toepassingen zoals de behandeling van afvalwater, airconditioning, zwembaden, serres en koeleenheden.

Ten dienste van elektrische flexibiliteit ?

De WP focust zich momenteel meer op op het REG-aspect dan op het verwarmingsaspect of nog meer de flexibiliteit van het elektriciteitsnet. Vooral dit laatste, in combinatie met zonnestroom, trekt de aandacht van de prosumenten die bezorgd zijn over de groei van hun zelfverbruik.

Het WP moet meestal werken aan een constante snelheid wanneer zij operationeel is. Daarom is er voor haar bijdrage aan de flexibiliteit een ​​passende regeling nodig die gunstige periodes voorziet voor haar elektriciteitsverbruik. Het flexibiliteitsvermogen van het systeem wordt versterkt door de inertie van het gebouw, de warmteopslagcapaciteit (warm water) of koeling (ijswater of opslag door faseverandering). Ten slotte worden de deelnemers eraan herinnerd dat bij het opstarten van de warmtepompcompressor, de elektrische vraag 7 keer hoger kan zijn dan het nominale vermogen.

Het integreren van de WP in voorbeeldgebouwen

©Architecte : Greenarch – Foto : Y. Glavie

De Brusselse workshop was ook een gelegenheid om de concrete resultaten van BATEX (Voorbeeldgebouwen) te presenteren, zoals het Filantropie huis (zie foto hierboven).

De focus van de uiteenzetting lag op de aanpak van de ontwerper. In feite was de warmtepomp niet het oorspronkelijk doel van de renovatie van het gebouw: zij is uitgegroeid tot een belangrijk onderdeel van een totaal energieconcept. De ambitie was om een ​​bestaand gebouw te renoveren aan een hoge milieu- en energiekwaliteit met respect voor de architecturale kenmerken.

In dit soort aanpak wordt niet enkel gedacht aan een warmtepomp. Zij moet compatibel zijn met de warmte- en koudebehoefte van een gebouw. Het belangrijkste is dat het een totaal pakket en een kwaliteitsgarantie is dat warmteverspreiders toelaat aan lagere temperatuurregimes (40/35°C). Zij moet kunnen werken in omstandigheden die de beste prestaties garanderen: onder een prestatiecoëfficiënt (COP) van 2,6 à 2,8, is ze niet rendabel. Dus, als de buitentemperatuur lager is dan 5°C, dan neemt een condenserende aardgasketel het over omdat de WP niet kan werken in een bereik waar de COP te klein is.

Uit de dynamische simulatie van de warmte van het gebouw is gebleken dat de warmte en koudebehoefte van een gebouw niet gelijktijdig verlopen (grafiek). Waardoor een omkeerbare warmtepomp kan worden gebruikt om de energiefuncties te garanderen. De WP kan in verwarmingsstand worden gezet of koelen op voorwaarde dat het wordt gekoppeld aan een transmissiesysteem dat ook omkeerbaar is. Zo heeft het project de keuze gemaakt om omkeerbare stralingsplafonds voor warmteafgifte te gebruiken in het stookseizoen en koeling in een hete periode (complete presentatie van het project).

Zoektocht naar verloren warmte

De Waalse workshop bestudeerde de toepassing van de WP in zuiveringsinstallaties. Er kan, op basis van het debiet, een  energiebalans worden opgesteld van het binnenkomende "koude" water (gemiddeld 10°C) en het opgewarmde uitgaande water door het zuiveringsproces (gemiddeld 28°C), dat de hoeveelheid energie berekent. Bijvoorbeeld, met een differentieel van 18°C en een debiet van 100 m³/j, ligt het netto warmteverlies in de orde van 1.800.000 kcal of 2100 kWh thermische energie.

Op jaarbasis komt dit overeen met ongeveer het equivalent van verbrandingswarmte van 52.000 liter stookolie en de uitstoot van 135 ton CO2 in de atmosfeer. Het is om die reden dat het bedrijf AAQUA  - dat gespecialiseerd is in de zuivering van industrieel afvalwater - een warmterecuperatiesysteem heeft ontwikkeld (foto onder). Een ideale toepassing voor de warmtepomp, die voor warmtebehoeften op lage temperatuur, een uitstekende energieprestatie kan leveren. AAQUA haalt COP-waarden van meer dan 10 en terugverdientijden van minder dan 3 jaar (meer info).


© AAQUA

De hulpbronnen van riothermie

Het terugwinnen van warmte uit afvalwater van riolensystemen is eveneens één van de mogelijke oplossingen voor de valorisatie van restwarmte. Het is daarom dat Nederlandstaligen, zeer actief in de sector, het riothermie hebben genoemd (riool = égouts) een innovatieve toepassing, gepresenteerd op de Waalse workshop. Het gaat over een verwarmingssysteem voor 95 sociale woningen in Leuven, waarvan 80% van zijn verwarmingsbehoefte wordt voorzien door een warmtepomp dat zijn warmte haalt uit afvalwater dat stroomt in de riolering naast het gebouw.

Het project betreft een appartement (foto hieronder), goed geïsoleerd en verwarmd door een oude mazoutketel (1985), die aan vervanging toe was. De riool naast het gebouw heeft een afvalwaterdebiet dat meestal hoger is dan 40 m³/u en aan een temperatuur van 20°C gedurende het jaar (behalve in periodes van zware regenval of tijdens langdurige vorstperiodes, waarbij de temperatuur kan dalen tot 5°C).

Het nieuwe systeem, geïnstalleerd eind 2014, bestaat uit twee warmtepompen die werken op 3 niveaus: 50, 100 en 150 kilowatt afhankelijk van de warmtebehoefte. Er is eveneens een gasketel aanwezig die dient als back-up voor verwarming (in het bijzonder tijdens de koudere periodes) en in geval van panne. Om een ​​goede COP te garanderen, wordt de warmteafgiftetemperatuur beperkt tot 50°C. Als de weersomstandigheden het toelaten, zal de ondersteunende ketel kunnen instaan voor de noodzakelijke aanvulling. Onder deze omstandigheden heeft de installatie (nog geen volledig jaar gedraaid), een gemiddelde COP gehaald van 3,7 voor de hele installatie, inclusief de pompen.

De andere uitdaging van het systeem is de mogelijke impact van het aanwezige afval in het afvalwater, vooral papier dat de neiging heeft om ballen te vormen en de apparatuur te verstoppen. De apparatuur ondergaat een speciale behandeling dat ervoor zorgt dat de platenwarmtewisselaars worden schoongemaakt onder continue monitoring. Het systeem, dat operationeel is sinds eind 2014, heeft nog geen enkel technisch defect gehad.

Omdat het een innovatief project is, kan de installatie genieten van Europese en regionale steun, alsook van derde partijfinanciering. Dit moet interessante informatie opleveren voor andere gebouwen.

Agenda

Noteer alvast dit komende seminarie: "De warmtepomp, potentieel in Brussel! "

Op 4 maart 2016. Programma en inschrijving

Catégorie: 
Technologies
Filière: 
6