Boosterwarmtepompen beste oplossing voor SWW-productie in collectieve systemen

In combinatie met collectieve verwarmings- en koelsystemen op lage/hoge temperatuur en warmtenetten presenteren boosterwarmtepompen zich als de ideale oplossing om op een zeer efficiënte manier sanitair warm water te produceren. Afhankelijk van de bron- en afgiftetemperatuur haalt dit soort systemen een COP tussen 3,5 en 7. Voor jou als installateur werpen ze weinig hindernissen op: de aansluiting is vrij eenvoudig en er komen geen al te complexe berekeningen aan te pas. Daarmee vergeleken, vormt de selectie van de centrale warmtepomp een grotere uitdaging; al valt dat gewoonlijk onder de verantwoordelijkheid van het studiebureau.

Ideaal voor multi-woonunits

Functie

Hun naam geeft al veel weg: boosterwarmtepompen krikken de temperatuur van het sanitaire water op. Ze doen dat binnen de collectieve verwarmingssystemen en warmtenetten van multi-woonunits zoals appartementsblokken en woningsverkavelingen. Aangesloten op de centrale lus, die in veel gevallen de vloerverwarming voedt, gebruiken ze de (lage) temperatuur van het water als energiebron voor de productie van sanitair warm water tot 65 °C. Via een ingebouwde elektrische weerstand kan die temperatuur eventueel verder worden verhoogd naar 75 °C. Dat is wel niet altijd haalbaar en vaak ook niet nodig.

Voordelen

Doordat het verschil tussen bron- en afgiftetemperatuur kleiner is dan bij veel andere systemen, halen ze een bijzonder hoog rendement. Bij een brontemperatuur van 25 °C en een opwarming van SWW van 10 °C naar 55 °C bedraagt de COP 5,4. Dat wil zeggen dat een boosterwarmtepomp onder deze condities slechts 1/5 van haar energie nodig heeft om de compressor aan te drijven en dus uit het elektriciteitsnet haalt. De rest komt van de centrale verwarmingslus. Dankzij dat zeer hoge rendement (tot wel 160% voor tapwater) wordt de EPB-waarde samen met de watertemperatuur de hoogte in gejaagd. Een ander voordeel is dat de warmteverliezen doorheen het gebouw beperkt blijven, aangezien er alleen lage temperaturen circuleren. Overigens kunnen boosterwarmtepompen ook worden gebuikt om de centrale lus af te koelen terwijl ze het sanitair opwarmen. Dat is interessant in de koelfase van de installatie.

Opbouw

Boosterwarmtepompen werken volgens het principe van water-waterwarmtepompen: ze gebruiken de centrale verwarmingslus als warmtebron. Zoveel kon je al afleiden uit het voorgaande. Op het moment dat de bovenste sensor in het boilervat detecteert dat de watertemperatuur onder een vooraf ingestelde minimumwaarde zakt, opent de afsluiter, zodat de boosterwarmtepomp warmte aan de centrale lus kan onttrekken. Andere systemen doen net hetzelfde, maar zonder afsluiter en hebben zelfs altijd debiet nodig. Vervolgens zorgt een pomp ervoor dat er voldoende water over de condensor stroomt. Bij sommige fabrikanten gaat het om een aparte laadpomp, andere rekenen op de centrale pomp die de verwarmingslus voedt. Dit proces gaat door totdat een tweede sensor aangeeft dat de ingestelde waarde in het boilervat is bereikt. De werking varieert natuurlijk van type tot type. Er zijn bijvoorbeeld ook toestellen die aan één sensor genoeg hebben; nog andere gebruiken er drie. Tot zover de algemene werking. Als we even inzoomen op de componenten waaruit boosterwarmtepompen bestaan, zijn dit de belangrijkste:

• Platenwarmtewisselaar (verdamper) aan bronzijde: deze neemt de warmte op uit de centrale lus opdat het koelmiddel verdampt.
• Compressor: voegt energie toe aan het koelcircuit om de warmte verderop aan het water te kunnen afgeven.
• Warmtewisselaar (condensor) rond het voorraadvat: hier geeft het koelmiddel zijn warmte af aan het SWW in het opslagvat, terwijl het koudemiddel verdampt.
• (Eventueel) elektrische weerstand in het voorraadvat: deze kan worden gebruikt om de temperatuur in het vat nog verder te verhogen naar 75 °C en/of om het toestel in noodbedrijf te starten. Zo is er ook bij defect van het toestel altijd SWW voorhanden.
• Flowdetectie met debietbegrenzer: het debiet doorheen het toestel wordt afhankelijk van het model gelimiteerd op een x-aantal L/h (bv. 200). Weet dat er altijd debiet vereist is.
• Regeling: in sommige gevallen is dat een touch display.
• Het (email) voorraadvat.

Diverse modellen en opties

Zowat alle boosterwarmtepompen werken volgens hetzelfde hoofdprincipe (zie bovenstaande). De verschillen op de markt moet je elders zoeken. Bijvoorbeeld in de gebruikte koelmiddelen, de regeltechniek en de aansturingsmogelijkheden. Dat laatste aspect moet je zien in de context van smart grid ready en energiemanagementsystemen, die beide zijn bedoeld om de zelfconsumptie van de opgewekte energie te maximaliseren. Sommige fabrikanten staan daar al wat verder in dan andere. Uiteraard bieden de fabrikanten diverse groottes van voorraadvaten aan zodat de productie van warm tapwater perfect kan worden afgestemd op de behoefte. Je hebt bovendien de keuze tussen vloer- en wandmodellen. Sommige boosterwarmtepompen zijn ook voorzien van een externe radiatoraansluiting. Daarvoor is de circulatiepomp en een sturing met weekprogramma of externe aansturing via een aparte thermostaat al ingebouwd. Er bestaan ook configuraties met een voorverwarmer. Die laatste geeft het water al een eerste boost nog voor het door de boosterwarmtepomp zelf op de gewenste eindtemperatuur wordt gebracht. Dit soort configuraties leent zich vooral voor die gevallen waarin de aanvoertemperatuur van het warmtenet permanent hoger is dan de koudwatertemperatuur. De voorverwarmer wordt dan in serie met de condensor geplaatst.

Verbruik SWW allesbepalend

Aangezien het werkingsprincipe van de verschillende toestellen weinig van elkaar verschilt, bepaalt de benodigde hoeveelheid water de keuze van het type booster. Bij grotere wooneenheden met hogere tapdebieten (grotere douchekoppen) gaat men voor een booster met een groter intern opslagvat. Zo simpel is het. Bij collectieve verwarmingssystemen in combinatie met een boosterwarmtepomp schuilt de uitdaging dus niet zozeer in de selectie van de booster, maar wel in de keuze en de dimensionering van de centrale warmtepomp. Rekening houdend met een zeker sanitair comfort en de gelijktijdigheid van afname, moet je in genoeg primaire energie voorzien om enerzijds de centrale verwarming te laten draaien en anderzijds de booster te voeden. Dat lukt alleen via een warmteverliesberekening van het volledige gebouw. En je moet natuurlijk de selectie van de boosters per wooneenheid kennen. Gezien de complexiteit kan je dit soort berekeningen meestal overlaten aan het studiebureau dat verantwoordelijk is voor het appartementencomplex, al zijn er ook fabrikanten van boosterwarmtepompen die deze berekeningen voor jou uitvoeren. Sowieso haal je de beste resultaten wanneer je als één bouwteam samenwerkt.

TIPS BIJ AANSLUITING
• De boosterwarmtepomp moet in een vorstvrije ruimte worden geïnstalleerd.
• Installeer een ontluchter aan de bovenkant van de aansluitingen voor het verwarmingswater.
• Om condensvorming te voorkomen, geniet het de voorkeur om de aansluitleidingen voor het verwarmingswater te isoleren.
• De werking van de boosterwarmtepomp veroorzaakt geluid en trillingen, die liefst niet naar ruimtes als slaap- en studeerkamers worden overgebracht. Gebruik daarom flexibele verbindingen en voorzie in trillingsisolatie voor de openingen in de wand.
• Als de installatie niet toelaat dat het water uit het veiligheidsventiel naar de riolering wordt afgevoerd, kan het druppelen worden voorkomen door een expansievat op de toevoerleiding van de warmtepomp te installeren. Het volume van het expansievat moet ca. 3% van het volume van het warmwaterreservoir bedragen.

Aansluiting

De boosterwarmtepomp kan eenvoudig mee worden aangesloten op de centrale lus van het collectieve verwarmingssysteem via de collector van de vloerverwarming of via een T-stuk voor de collector. Eigenlijk houdt de aansluiting op zich weinig in. Ruwweg moet je zes stappen doorlopen:

1. Aan de muur bevestigen of staand op de grond plaatsen.
2. Vuilfilter en eventueel ontluchter aan de bronzijde hangen.
3. Bronzijde aansluiten.
4. Sanitair aansluiten.
5. Aansluiting aan het elektriciteitsnet.
6. Opstart toestel en parameters instellen.

Zolang de dimensionering correct is zodat er altijd debiet door het toestel gaat en de hydraulische opstelling als geheel klopt (filter, pompenergie …), kan er in principe weinig fout lopen. Maar die voorwaarden moeten dan ook zijn vervuld. Met het oog op een goed fuctionerend toestel op lange termijn, willen we ook nog het belang van een periodiek onderhoud aanstippen. Dat geldt trouwens voor alle warmtepompen, en de boosterwarmtepomp vormt daarop geen uitzondering.

Met de medewerking van Itho Daalderop, Nathan, NIBE en Thercon