Celsis - Whitepaper Warmtepompen

Whitepaper warmtepompen

V1 02/22

Een veel gehoorde opmerking: “Warmtepompen? Daar wachten we nog maar even mee” of “Warmtepompen? Niets voor ons”. Zijn dit uitspraken geboren uit het gebrek aan kennis? Of ziet men door het aanbod de bomen het bos niet meer? Onderzoek heeft aangetoond dat er toch een fikse groei zichtbaar is. Deze whitepaper fungeert als naslagwerk en voorziet jou van de nodige tips, zodat ook jij goed voorbereid jouw keuze kunt maken. Immers wil de Rijksoverheid in 2050 CO 2 neutraal zijn…..

De warmtepomp speelt een belangrijke rol bij het verwarmen en mogelijk koelen van woning en utiliteit. De technologie bij beide sectoren is hetzelfde. Echter ligt de behoefte bij beide sectoren op een ander vlak. In de woningbouw ligt de behoefte bij warmtevoorziening, bij utiliteitsgebouwen is de vraag naar koeling juist groot. Daarbij komt dat er in geval van utiliteit dit meestal gepaard gaat met grotere capaciteiten ten opzichte van woningbouw en de capaciteit van de warmtepomp nauwkeuriger op de juiste vraag en aanbodmoet worden afgestemd. Dit vergt specifieke technische kennis.

Warmtepompen, is dit wel de juiste benaming? Een warmtepomp werkt immers volgens het eeuwenoude koeltechnische principe. Niet voor niets werd er door de Egyptenaren 3.000 jaar voor Christus al gestart met het gebruik van ijs voor het conserveren van eten en drinken. 2.600 jaar later werd door Perzische engineers een ondergrondse koelruimte gebouwd; de yakh-chãl, waarbij ijs gedurende de winterperiode werd opgeslagen in een ondergrondse koelruimte. Inmiddels is koel- en klimaattechniek niet meer weg te denken uit onze maatschappij. We kunnen niet meer zonder.

Het principe van een warmtepomp In de basis bestaat een warmtepomp uit een gesloten circuit dat gebruik maakt van natuurlijke processen: verdampen en condenseren gevisualiseerd in het Carnot proces.

1. Verdampen: bij een warmtepomp wordt warmte onttrokken uit natuurlijke bronnen, bijvoorbeeld de buitenlucht, de bodem of uit grondwa- ter. Dit wordt omgezet naar bruikbare energie om te verwarmen. De warmte van de natuurlijke bron wordt middels het koudemiddel bij lage temperaturen verdampt door het verlagen van de druk. Het resultaat: het koudemiddel wordt omgezet in gas. 2. Compressie: het gas wordt door de compressor aangezogen en zorgt voor drukverhoging. Het resultaat: de temperatuur van het gas neemt toe. 3. Condenseren: onder druk van de compressor condenseert het opgewarmde gas, waarbij het warmte (energie) afgeeft. 4. Expansie: gedurende de expansie wordt de druk in het systeem verlaagd, waardoor de pomp kan functioneren onder de juiste druk. Het resultaat: de koude cyclus wordt opnieuw gestart.

Warm.Koud.Geregeld.

1

De kern van een warmtepompsysteem bestaat uit een compressor, expansie-orgaan, verdamper en condensor. Samenvattend: de warmte van de natuurlijke bron wordt opgenomen in de verdamper (buitenunit) en afgegeven aan de condensor (binnenunit). Draai je dit proces extern om, dan kan de warmtepomp ook ingezet worden voor koeling.

(T c ) (T c - T o )

ɛc

“

“

HP =

het Carnot proces

Optimale afstemming Alle onderdelen in een warmtepomp dienen voor een juiste werking goed op elkaar te zijn afgestemd. De natuurlijk beschikbare bron en het afgiftesysteem zijn van grote invloed op de werking van de warmtepomp. Het afgiftesysteem dient goed te zijn aangelegd om het niet goed functioneren van het geheel te voorkomen. Immers loopt men het risico dat de vrijgekomen warmte door het condenseren niet wordt afgevoerd met als resultaat: het niet kwijt kunnen van de beschikbare energie. Dit leidt tot een lager overall rendement en mogelijke schade aan de warmtepomp. De keuze in warmtepompsystemen is groot. De conditie van de omgeving is uiteraard ook van belang voor een optimale afstemming. Een eveneens belangrijk punt in de selectie is de warmtewisselaar. De keuze hiervan is afhankelijk van de te gebruiken natuurlijke bron: aarde (bodem), lucht of water en het gekozen temperatuurtraject van de bron en afgifte. Koudemiddel De keuze van het koudemiddel maakt onderdeel uit van de duurzame aanschaf van een warmtepomp. Koudemiddelen zijn ingedeeld in synthetische en natuurlijke koudemiddelen. Synthetische koudemiddelen zijn HFK’s en HFO’s. De HFK’s maken onderdeel uit van de F-gassenverordening (EU 517/2014), waardoor zij op termijn worden uitgefaseerd vanwege hun Global Warming Potential, nader te noemen GWP. De F-gassenverordening is reeds in 2015 ingezet, waardoor de productie van HFK’s geleidelijk wordt afgebouwd van 100% sinds 2015 naar 21% in 2030. Voor de synthetische koudemiddelen: R134a, R407C, R407F en R410A geldt geen gebruiksverbod. Dat betekent dat deze 4 koudemiddelen na 2030 gewoon in installaties bijgevuld mogen worden. Het doel van de F-gassenverordening is het verminderen van de uitstoot van gefluoreerde broeikasgassen. Natuurlijke koudemiddelen maken daarentegen geen onderdeel uit van de verordening vanwege hun lage GWP.

Utiliteitsbouw en trends 1) We kunnen voorop stellen dat de warmtepomp een steeds belangrijkere rol speelt bij het verwarmen en koelen van vastgoed. Bestaande bouw wordt steeds meer verduurzaamd en bij nieuwbouw is warmte- en koudeopwekking door middel van een warmtepomp het uitgangspunt. VanuitMVO(MaatschappelijkVerantwoordOndernemen) oogpunt wordt door gebouweigenaren steeds vaker geëist dat bestaande of nieuwbouwprojecten worden verduurzaamd. De Rijksoverheid wil dat Nederland in 2050 CO 2 neutraal is. Omde CO 2 -uitstoot terug te dringen zijner afsprakengemaakt indeEnergieagenda 2) .Hierdoor wordt er steeds vaker gekozen voor elektrische warmte opwekkers, zoals bijvoorbeeld luchtwarmtepompen. De inzet van deze luchtwarmtepompen voor verwarming, in combinatie met boosterwarmtepompen voor het opwekken van tapwater, wordt steeds meer toegepast. Hierbij komt dat ‘gasloos’ bouwenook steedsbelangrijker wordt. Voorallenieuwbouw,zowelwoningbouwalsutiliteitsbouw, geldt dat aanvragen van de omgevingsvergunning vanaf 1 januari 2021 moeten voldoen aan de eisen voor bijna energieneutrale gebouwen (BENG).Deze bestaat uit de volgende 3 BENG indicatoren: a. Energiebehoefte van een gebouw (BENG-1) b. Karakteristiek energieverbruik van een gebouw (BENG-2) c. Aandeel hernieuwbare energie (BENG-3) In het geval van BENG-2 wordt bij de berekening van het energieverbruik van het gebouw het warmte-, koude en elektriciteitsgebruik teruggerekend naar het primair energieverbruik. Dit wordt stapsgewijs berekend met een steeds beter rendement van het elektriciteitsnet. Bodemenergie en buitenlucht wordt gerekend als hernieuwbare energie (BENG-3). Luchtwarmtepompen zijn hierdoor een uitkomst.

Warm.Koud.Geregeld.

2

Varianten in elektrische warmtepompen Er zijn 4 varianten die worden toegepast bij volledig elektrische warmtepompen: lucht/water, lucht/lucht, water/water en bodem/water. Lucht/water warmtepomp Als natuurlijke bron gebruikt deze variant, net zoals de lucht/lucht warmtepomp, buitenlucht. Het is mogelijk gebruik te maken van een binnen- en buitenunit. De energie wordt afgegeven aan water om zowel het gebouw als tapwater te verwarmen. De werking is ook gelijk aaneen lucht/luchtwarmtepomp. Bestaat de lucht/ water warmtepomp uit 1 unit? Dan wordt de energie via waterleidingen in het gebouw getransporteerd voor beide toepassingen. Lucht/lucht warmtepomp In het geval van een lucht/lucht warmtepomp wordt er gebruik gemaakt van een binnen- en buitenunit. De buitenunit (verdamper) trekt de buitenlucht aan door middel van een ventilator. De lucht wordt vervolgens over de verdamper getransporteerd. Door het verschil in temperatuur wordt de warmte uit de lucht opgenomen. De binnenunit (condensor) zorgt voor verspreiding van de warme lucht over de ruimte. Water/water warmtepomp Bij dit type warmtepomp wordt grondwater omhoog gepompt. Gedurende dit proces wordt warmte gewonnen, waarbij het afgekoelde water terug in de grond wordt gepompt. De hieruit onttrokken energie wordt vervolgens gebruikt om het gebouw en het tapwater te verwarmen. De installatie bevindt zich bij dit type warmtepomp grotendeels in de grond. Voor het benutten van de warmte moet zowel een zuigput als een filtratieput worden gemaakt. Het betreft een open bron. Er is hier sprake van WKO (warmte- en koudeopslag). Afhankelijk van de voorschriften van de plaatselijke waterautoriteiten, mag in sommige gevallen afvalwater of oppervlaktewater worden toegepast. Bodem/water warmtepomp Deze warmtepomp maakt gebruik van een bodemwarmtewisselaar om warmte te onttrekken uit de bodem/aarde. De aarde is hierbij de natuurlijke bron. Aan deze variant ligt een gesloten buizensysteem aan ten grondslag. Deze bevat brine of water. Brine betreft een mengsel van water in combinatie met een glycol.

In deze whitepaper beperken wij ons tot de lucht/water warmtepompen.

Buitenluchtwarmtepompen zijn door fabrikanten verreweg het meest verkocht en door installateurs het meest geïnstalleerd. Zowel in de woning- als utiliteitsbouw is lucht als bron voor de warmtepomp het meest populair. Voordelen van een lucht/water warmtepomp: 🞇 Dit warmtepompsysteem kan door middel van diverse aanpassingen naast de verwarmende functie ook ruimtes koelen (zogenaamde actieve koeling) 🞇 Om het systeem optimaal te laten functioneren zijn er geen extreme aanpassingen nodig aan de ruimte/ omgeving 🞇 Dit type warmtepomp is vrij eenvoudig te installeren, waarbij de investeringskosten relatief laag zijn 🞇 Het verwarmen van sanitair water is mogelijk tegen een redelijke prijs “ Een lucht/water warmtepomp kan met aanpassingen naast de verwarmende functie ook ruimtes koelen” Bij een temperatuur van -20°C lukt het een lucht/water warmtepomp nog steeds warmte te onttrekken. Een aandachtspunt is dat het vermogen van de warmtepomp daalt samen met de daling van de buitentemperatuur. Bij een zeer koud seizoen kan dit opgevangen worden door een 2 e warmtegenerator in te zetten om de warmtepomp te ondersteunen.

Warm.Koud.Geregeld.

3

Jaarlijkse groei van warmteproductie per natuurlijke bron in Nederland 1) :

Lucht/water warmtepompen kunnen zoals hierboven beschreven naast verwarmen ook koelen. Hierbij kan onderscheid gemaakt worden tussen passieve en actieve koeling.

Wat is actieve koeling? Het koelvermogen van de warmtepomp wordt overgedragen aan het verwarmingssysteem. De warmtepomp blijft actief; de compressor van de warmtepomp wordt namelijk ingeschakeld. De inzet van inverter technologie in combinatie met borstelloze DC-motoren zorgt voor een hogere wereldwijdeenergetischeefficiëntievandezeapparatuur, mede dankzij een hoog en effectief modulerend vermogen en een intelligente gecombineerde temperatuurregeling. Enkele voorbeelden van de beschikbare lucht/water warmtepompen uit ons assortiment treft u aan in onderstaande tabel. Een breed scala aan modellen variërend van 4 tot 349 kW in verschillende configuraties en technologieën. De producten zijn verkrijgbaar met inverter-, scroll- en schroefcompressoren om te voldoen aan de specifieke verwarmingseisen die energiebesparing mogelijk maken.

Wat is passieve koeling? De lage temperatuur van grondwater of de bodem wordt middels een warmtewisselaar overgedragen op het verwarmingssysteem. De warmtepomp blijft hierbij passief; de compressor van de warmtepomp wordt niet ingeschakeld.

Passieve koeling van het gebouw

Actieve koeling van het gebouw

- Gebruik van natuurlijke koellagen - Koele bodem/koele nachtlucht - Gebruik van opslageffecten

- Gebruik van koelmachies

Type warmtepomp

Koudemiddel

Capaciteit

Lucht/water inverter warmtepompen koelen/verwarmen 4 – 32 kW Lucht/water inverter warmtepompen koelen/verwarmen met axiale ventilatoren R410A 25 – 70 kW Lucht/water inverter warmtepompen koelen/verwarmenmet dubbel koudemiddelcircuit R410A 66-115 kW Lucht/water water chillers en inverter warmtepompen R410A 40 - 349 kW Lucht/water inverter split warmtepompen R410A 6 – 16 kW Lucht/water water chillers met “free cooling” sectie* R410A 27-174 kW Lucht/water inverter warmtepompen R290 25-200 kW * alleen chiller functie R32

Warm.Koud.Geregeld.

4

Bovengenoemde lucht/water warmtepompen zijn er in verschillende versies en verkrijgbaar via Celsis. De range is uitbreidbaar met een ruim aanbod aan accessoires en hebben strenge kwaliteitscontroles doorstaan. Door de maatwerkmogelijkheden ontstaat een ruime mate van flexibiliteit.

“ Een complete range lucht/water warmtepompen variërend van 4 tot 349 kW”

Certificeringseisen en regelgeving

Energielabel Eenwarmtepompmoetzijnvoorzienvaneenenergielabel. Vanuit de Richtlijn Ecodesign 8) worden er eisen gesteld aan de energie-efficiëntie van warmtepompen. Geluidseisen Met ingang van april 2021 zijn nieuwe regels met betrekking tot de geluidseisen van warmtepompen en airconditioners in werking getreden. Voor meer informatie omtrent de geluideisen kun je contact opnemen met ons team.

BRL100 / BRL200 Een monteur die warmtepompen installeert dient volgens de BRL200 3) te bezitten over een F-gassen persoonscertificaat. Een installatiebedrijf dient volgens de BRL100 3) te beschikken over een F-gassenbedrijfscertificering. BRL BKI 6000 / BRL SIK11000 Indien er gebruik gemaakt wordt van bodemwarmte, dan is het wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen van toepassing. De eisen hiervoor staan in BRL KBI 6000 4) en BRL SIKB11000 5) Vakbekwaamheidscertificaat Verricht je werkzaamheden aan koelsystemen met natuurlijke koudemiddelen? Dan dien je bij bepaalde volumes koudemiddelinhoud over een vakbekwaamheidscertificaat 6) te beschikken. Richtlijn drukapparatuur Een warmtepompinstallatie valt onder de Richtlijn Drukapparatuur 7) (PED) 2014/68/EU. Deze richtlijn stelt essentiële veiligheidseisen aan drukapparatuur en samenstellen waarvan de maximaal toelaatbare druk PS meer dan 0,5 bar bedraagt.

Subsidie ISDE

De hoogte van de ISDE-subsidie hangt af van het soort warmtepomp en het vermogen. Met deze subsidie wordt duurzame verwarming nog aantrekkelijker. Voor de up-to-date eisen verwijzen wij je naar de website van het RVO 9) . EIA Indien je investeert in energiezuinige technieken en duurzame energie, dan kun je fiscaal voordeel behalen door middel van de Energie Investeringsaftrek (EIA). Voor de up-to-date eisen verwijzen wij naar de website van het rvo 10)

Warm.Koud.Geregeld.

5

Kennis Vanwege de energietransitie spelen warmtepompen de komende jaren een belangrijke rol. Warmtepompen vergen een bepaalde mate van kennis en vaardigheid van monteurs. Het is immers meer dan een ‘plug & play’ installatie. Kortom, kennis = tijd. De werking van een warmtepomp en het inzicht in de technologie is voor een koeltechnisch installateur dagelijkse kost. Daarentegen blijft de kennis van thermische afgiftetechnieken en hydrauliek achter ten opzichte van een totaalinstallateur. Bij een totaalinstallateur ontbreekt het vaak aan het koeltechnisch werkingsprincipe. Een uitkomst is het volgen van een cursus over warmtepomptechniek en het behalen van een F-gassencertificaat. Een opleidingscentrum als opleidingscentrum GO 11) is een mooi voorbeeld van hiervan. Het is een investering, het kost immers tijd en inspanning. Echter worden er subsidies beschikbaar gesteld. Voor de eisen hiervan verwijzen wij je naar de website van Wij Techniek 12) en OOM 13) . Een goede ondersteuning en begeleiding van de installateur door de leverancier blijft van belang. Celsis is zo’n partij en staat als specialist dagelijks paraat jou als (koeltechnisch) installateur te ondersteunen op het gebied van koel- en klimaattechniek. Het team van Celsis stelt jou centraal door het bieden van maatwerk, klant specifieke duurzame en energiezuinige oplossingen.

Naast onze technische ondersteuning vervult Celsis een adviserende rol. Net dát stapje extra zetten, dat is wat je kunt verwachten als relatie van Celsis. Het productassortiment van Celsis omvat: 🞇 Een compleet assortiment van componenten voor de koeltechniek 🞇 Koudemiddelen 🞇 Compressor units voor HFC, HFO, CO 2 , NH 3 en R290 🞇 Condensing units voor HFC, HFO en CO 2 🞇 Chillers voor HFO, R290 en NH 3 🞇 Warmtepompen voor HFC en R290 🞇 Ondersteuning bij inbedrijfstellen, storingen en tussentijdse inspecties Inbedrijfstellen of een storing? Installaties worden steeds complexer door nieuwe technologieën, de tijdsdruk wordt hoger en de beschikbare mankracht steeds beperkter. Wil je vóór of tijdens de inbedrijfstelling niet tegen onvoorziene (koel) technische omstandigheden aanlopen? Dan kan Celsis de installateur daarbij assisteren. Deze ondersteuning geldt voor bij Celsis aangeschafte installaties. Desgewenst biedt Celsis ook ondersteuning bij storingen en verzorgen wij tussentijdse inspecties. Hierdoor kun je kostbare tijd besparen en rekenen op specialistische hulp.

1) Bron: nationaal warmtepomp trendrapport 2020 2) Bron: https://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/duurzame-energie/documenten/rapporten/2016/12/07/ea 3) Bron: https://www.infomil.nl/onderwerpen/lucht-water/lucht/ozon-en-f-gassen/certificering

4) Bron: https://www.sikb.nl/bodembeheer/richtlijnen/brl-6000 5) Bron: https://www.sikb.nl/bodembeheer/richtlijnen/brl-11000 6) Bron: https://www.infomil.nl/onderwerpen/veiligheid/activiteitenbesluit/koelinstallaties 7) Bron: https://www.rvo.nl/onderwerpen/internationaal-ondernemen/kennis-en-informatie/eu-wetgeving/ce-markering/ overzicht-van-ce-richtlijnen/machines-gas-en-drukapparatuur-2 8) Bron: https://www.europarl.europa.eu/news/nl/headlines/society/20180522STO04021/ ecodesign-richtlijn-van-energie-efficientie-tot-herbruikbaarheid 9) Bron: https://www.rvo.nl/subsidie-en-financieringswijzer/isde 10) Bron: https://www.rvo.nl/subsidie-en-financieringswijzer/energie-investeringsaftrek-eia 11) Bron: https://www.opleidingscentrum-go.nl/opleidingen-en-trainingen?page=1&facetIds=1cd9f368-6717-464e-8b56-df83c112d0a1 12) Bron: https://www.wij-techniek.nl/ 13) Bron: https://www.oom.nl/Overzicht-Regelingen

Warm.Koud.Geregeld.

6