De warmtepomp, hoe werkt het?
> Introductie
> De warmtepomp, hoe werkt het?
> De verschillende soorten warmtepomp?
Introductie
In een context waar het energieverbruik terzake is, kan de warmtepomp in bepaalde gevallen een interessante oplossing vormen.
Het belang van een warmtepomp is het beprekte CO2 uitstoot ten opzichte van een klassieke verwarming, een beperkte stockage, de afwezigheid van een schouw of onderhoud van de brander, en gebruik, gedeeltelijk van gratisch hernieuwbaar energie.
Het is nochthans op zich geen « hernieuwbaar energie » maar een systeem die op elektriciteit werkt, die toelaat gratisch energie uit de grond, de lucht of uit water, dat ze nadien afgeeft onder vorm van caloriën zodoende aan de verwarming en/of sanitair warmwater noden te voldoen.
Om de caloriën te kunnen afgeven, is een compressor noodzakelijk en deze verbruikt elektriciteit.
Blijft goed na te denken in functie van elk geval en zich de goede vragen te stellen:
Is het mogelijk een warmtepomp aan te leggen, heb ik genoeg plaats? Is mijn huidig gassysteem niet genoeg efficiënt? Welke vermogen moet ik instaleren om overconsumptie te vermijden?
En vooral: is mijn woning goed geïsoleerd? Het is inderdaad de eerste efficiënte maatregel voor elke verandering.
Dus vooraleer na te denken over de aanleg van een warmte pomp moet men toezien op:
→ Beschikken over een verwarmingsmiddel die op lage temperaturen kan werken (vloerverwarming, grote radiators).
→ Zijn woning goed isoleren
→ Kontroleren van zijn elektrisch verbruiken en goede initiatieven nemen (economische lampen, performant elektrisch huishoudapparaat met klasse A, afschaffen van elektrische verwarming,...).
→ Een economisch gedrag aannemen in het alledaagse leven.
De warmtepomp, hoe werkt het?
De warmtepomp is een thermodynamisch machine die omgekeerd werkt als een koelkast.
Ze gebruikt de onuitputbare gratische en door de zon en door het regenwater hernieuwbare energie. In werkelijkheid, brengt de warmtepomp energie van een koude bron naar een warme bron, deze proces dus hulp nodig die gevoerd zal worden door de compressor.
Meer bepaald, de warmtepomp is samengesteld uit 4 elementen: de compressor, de condensator (geeft energie af aan binneninterieur), de ontspanner en de verdamper (vangt energie op van buiten).
Het koelmiddel verzekert het warmtetransport bij faseveranderingen (gas, vloeistof).
→ De compressor:
De vloeistof belast met opgevangen warmte zal samengedrukt worden en op hoge temperatuur gebracht worden, aan het einde van de compressor hebben we een warme gas onder hoge druk.
→ De condesator:
De warme lucht wordt geleid naar een wisselaar (de condensator) in dewelke een te verwarmen vloeistof stroomt (water van de verwarmingsnetwerk of binnenlucht). Deze gas is warmer dan de te verwarmen vloeistof, waardoor een gedeelte van zijn energie natuurlijk wordt overgedragen aan het vloeistof waarvan de temperatuur zal toenemen.
Als gevolg van deze energieoverdracht zal de gasvormige koelmiddel condeseren en overgaan in een vloeistof.
→ De ontspanner:
De refrigerant in vloeistof stand onder hoge druk zal ontspannen worden in de ontspanner, de druk zal dalen evenals de temperatuur. De temperatuur van de koelmiddel zal dan lager zijn dan de bron (grond, lucht of water).
→ De verdamper:
De koelmiddel in vloeistof zal een tweede wisselaar doorstromen (verdamper) in dewelke de buiten vloeistof stroom (lucht, grondwater...) warmer dan de refrigerant. Deze zal deze energie terugnemen en zich omzetten in gas (evaporatie). Deze gas zal opnieuw opgenomen worden door de compressor voor een nieuwe cyclus. |
.
Source : Elco, fonctionnement pompe à chaleur
Er bestaan verschillende uitvoeringsprocedees omtrent de vloeistoffen die de warmtepomp doorstromen, de uitzender en de receptor:
- De warmtepomp met onmiddelijke ontspanning: een enkel circuit, het koelmiddel in vloeistof toestand stroomt in een gesloten kringloop in de warmtepomp, de receptoren en de warmteuitzender. Deze soort warmtepomp bevat veel refrigerante vloeistof.
- De gemengde warmtepomp: twee kringlopen, deze van de vloeibare koelmiddel van de receptoren en de warmtepomp en deze van het warmwater van de uitzenders.
- De warmtepomp met intermediaire vloeistoffen : 3 kringlopenen, de kringloop met koelmiddel van de warmtepomp, de kringloop met receptoren waar water doorstroomt bijgevoegd met antivorst en de kringstroom met warm water die de uitzenders voedt.
De verschillende soorten waterpompen
De warmtepomp kan energie terugwinnen uit drie verschillende bronnen in functie van het omgevende milieu:
1) De WARMTEPOMP met warmteterugwinning uit lucht (lucht-water; lucht-lucht)
In de winter, ontneemt de warmtepomp warmte aan de buitenlucht en brengt ze op een voldoende temperatuurniveau om de woning te kunnen verwarmen doorheen vloerverwarming, ventiloconvectoren of laag temperatuur radiatoren.
Vergeet niet dat het prestatiecoëfficient daalt bij het dalen van de buitentemperatuur. In België is deze systeem dus niet aangeraden en niet gesubsidieerd (zie punt omtrent subsidies).
2) De WARMTEPOMP met warmteterugwinning uit water (water-water)
Het water is ontnomen uit een gemakkelijk toegankelijk bestaand ondergronds grondwater of uit een waterloop. Er moet heel het jaar een voldoende debiet zijn. Het heel laag temperatuur verschillen van het grondwater laat toe zeer hoge prestaties te bieden. Men onderscheid twee systemen volgens gewerkt wordt met één of twee doorboringen. Met één doorboring, wordt het grondwater aan de oppervlakte verworpen (rivieren, waterpartij of regenwaternetwerk), met twee doorboringen wordt het water verworpen in de oorspronkelijke aquifer. In werkelijkheid is het zeldzaam en dergelijke situatie te vinden.
3) De WARMTEPOMP met warmteterugwinning uit de grond (grond-water)
Deze systeem is het meest denkbaar en het vaker ontmoet bij ons, men moet weten dat boven enkele tiental centimeters, de temperatuur van de grond slecht weinig evolueert gedurende het hele jaar. Ze is weinig beïnvloedt door de buitenlucht omdat de bovenste lagen als isolant optreden. Daarentegen accumleren de zon en het infiltratiewater de warmte in de oppervlakte lagen van de bodem.
Deze warmte kan gemeten worden met begraven receptoren samengesteld uit een leidingenlus doorstroomt door een koelvloeistof of geglicolleerd water. Er bestaan twee types grondreceptoren: de horizontale begraven receptoren en de vertikale begraven receptoren.
De horizontaal begraven receptoren
Source COSTIC
De voeler is samengesteld uit een netwerk buizen in polyéthyleen of in koper omhuld door polyethyleen horizontaal begraven op een diepte begrepen tusse 0,6 en 1,2 meters.
In deze voeler stroomt een warmtedragend fluïdum, water met anti-vorst (het water ontneemt kaloriën van de grond bij doorstromen van het buizennetwerk en brengt ze over naar de warmtepomp via een warmtewisselaar: de verdamper) of een koelvloeistof (systeem met directe expansie).
Teneinde de vereiste warmtecapaciteit te bekomen, is de nodige oppervlakte receptoren 1,2 tot 2 keer gelijk aan de te verwarmen oppervlakte en hangt af van de warmteverliezen van de woning, bij voorbeeld als men 200m2 moet verwarmen, dan moet men minimum 240m2 oppervlakte receptoren hebben.
Er zijn enkele principes te beschouwen bij het plaatsen van de receptoren:
-de totale lengte van de buizen van een horizontaal voeler overschrijdt meerdere hondertale meters, deze buizen zijn geplooid in lussen met afstand van minimum 40cm teneinde een te grote warmte opname van de grond te vermijden.
-De voeler moet gelegen zijn op meer dan 2 meters van bomen en meer dan 3 meters van de funderingen van gebouwen, van septische putten en afvoer netwerk.
-De oppervlakte boven de voeler met waterdoorlatend zijn teneinde een goede herlading van de receptoren toe te laten.
-De grondaanvulling boven de receptoren zal met zorg verwezenlijkt worden en door de strikte uitvoeringsregels te eerbiedigen teneinde een risico op beschadiging van de receptor te vermijden.
De vertikale begraven receptoren (doorboring)
Source COSTIC
De vertikale receptor is meestal samengesteld uit een voeler gevormt door een dubbele U-vorming buis in polyethyleen in dewelke in gesloten kringloop een wateroplossing met anti-vorst doorstroomt. Deze voeler is geplaatst in een boring die dieptes kan bereiken van 70 tot 100 meters.
Het vermogen ontnomen uit de grond voor de dimensionering is 50W/meter boring, wat voor niewe woningen ongeveer een meter geboren diepte per te verwarmen m2 betekent, men mag verschillende boringen uitvoeren verspreid met minimum 10m teneinde de vereiste vermogen te bekomen om de woning te verwarmen.
Deze oplossing is kostelijker dan de horizontale receptoren, maar beperkt de impact aan de oppervlakte.
