CORRECTE WARMTEVERLIESBEREKENING VERZEKERT WERKING HYBRIDE-INSTALLATIE

Hybride-installaties leveren hernieuwbare energie in nieuwbouw en renovatie

Voor sommigen is de overstap naar 100% hernieuwbare energie nog te groot. In dat geval kan geopteerd worden voor een hybride-installatie. Zo'n installatie kan in zowel een nieuwbouwproject als een renovatie worden voorzien en zorgt ervoor dat de hernieuwbare energie, meestal in de vorm van een (lucht-water)warmtepomp, wordt aangevuld met een meer klassieke oplossing. Om de hybride-installatie op het juiste vermogen te dimensioneren, moet een correcte warmteverliesberekening worden uitgevoerd.

WAT IS EEN HYBRIDE-INSTALLATIE?

Als basis voor een hybride-installatie wordt dikwijls gekozen voor een warmtepomp, aangevuld met een (bestaande) gas- of mazoutketel. Maar ook andere toestellen zijn mogelijk, bijvoorbeeld een combiketel, thermische zonnecollectoren, een pelletkachel of zelfs een houtkachel.

Bij hybride-installaties wordt opzettelijk een lichtere warmtepomp geïnstalleerd. Tijdens koude periodes waarin de capaciteit van de warmtepomp niet volstaat, zal het tweede (reeds bestaande of nieuwe) toestel dan aanvullen of overnemen. Het tweede toestel zorgt dus voor piekverwarming, en levert daarnaast vermogen voor sanitair warm water.

Werking

Het ondersteunende toestel kan bijstand leveren op twee manieren:

• bivalent-parallelle werking: als aanvulling op de warmtepomp;
• bivalent-alternatieve werking: het toestel neemt de taak van de warmtepomp wanneer nodig volledig over.

WANNEER IS EEN HYBRIDE-INSTALLATIE MOGELIJK EN/OF INTERESSANT?

Een hybride-installatie kan zowel in een nieuwbouw als bij een renovatie geïnstalleerd worden, al zijn er in beide gevallen wel een aantal zaken om rekening mee te houden.

Financiële overweging

Zowel in nieuwbouw als in renovatie wordt een hybride-installatie meestal vanuit financiële overwegingen geplaatst. Omdat er een lichtere warmtepomp geplaatst wordt, kan de investeringskost namelijk gedrukt worden. Daarnaast wordt in een renovatiecontext doorgaans de bestaande installatie behouden, wat de investering verder beperkt. En staan er in de toekomst nog verdere renovatie- of isolatiewerken gepland? Dan is er reeds een warmtepomp aanwezig die eventueel de volledige verwarming op zich kan nemen.

Er zijn echter ook verbruikskosten in rekening te brengen. Hoewel een warmtepomp in principe minder verbruikt dan een gasketel, zal de factuur voor verwarming met een warmtepomp in veel gevallen toch hoger uitvallen. 1 kWh elektriciteit kost op dit moment namelijk beduidend meer dan 1 kWh gas. Wie zonnepanelen heeft of plaatst, kan dat euvel echter overwinnen – in het bijzonder wanneer er nog een terugdraaiende teller aanwezig is. De warmtepomp verbruikt immers voornamelijk in de winter, terwijl zonnepanelen vooral produceren tijdens de zomermaanden.

Recuperatie bestaande ketel

Hybride-installaties in renovatie worden doorgaans opgebouwd rond een reeds bestaande verwarmingsbron, zoals een mazoutketel of condenserende gasketel. Dergelijke aanpak kan echter alleen worden toegepast als de bestaande ketel aan bepaalde voorwaarden voldoet. Zo moet het bestaande toestel niet alleen in goede staat, maar ook voldoende moduleerbaar zijn. Zo niet, dan zal de ketel de warmtepomp als het ware wegdrukken, terwijl in een hybride-installatie net de warmtepomp voorrang moet krijgen.

Daarnaast is het goed om na te gaan of ook de leidingen van de bestaande installatie gerecupereerd kunnen worden. Omdat een warmtepomp typisch op een temperatuurverschil aanvoer-terugvoer (Delta T) van 5 °C werkt, terwijl dat bij een ketel 10 °C of 20 °C is, is dat namelijk niet altijd mogelijk. Want daardoor verdubbelen of verviervoudigen de debieten, terwijl de vermogens hetzelfde blijven.

Temperatuurregime

Een belangrijk voordeel van hybride-installaties in een renovatiecontext is verder dat ze, in tegenstelling tot enkel een warmtepomp, wel in combinatie met radiatoren kan worden toegepast.

Voor een goede werking van een warmtepomp moeten de afgiftetemperaturen in principe zo laag mogelijk blijven: telkens de afgiftetemperatuur met 1 °C daalt, wordt 2,5% aan energie gewonnen. Een warmtepomp op zich is daarom enkel rendabel bij goed geïsoleerde huizen, die bovendien zijn uitgerust met lagetemperatuurverwarming (bijvoorbeeld vloerverwarming).

Bij een hybride-installatie, daarentegen, kan afhankelijk van de specifieke situatie – onder andere welke toestel reeds aanwezig is en wat het vermogen van dat toestel is – in de meeste gevallen ook met radiatoren een goede oplossing gevonden worden.

Ruimte en luchttoevoer

Hybride-installaties worden vaak geplaatst met een lucht-waterwarmtepomp als basis. Bij die toestellen is het van cruciaal belang dat er voldoende doorstroming van verse lucht is – een warmtepomp verplaatst 2.000 tot 3.500 m³ lucht per uur – opdat de warmtepomp energie zou kunnen onttrekken aan de lucht.

Voldoende plaats (buiten) is daarom een basisvereiste. Het toestel zelf neemt weliswaar niet zoveel plaats in, maar bij ingesloten bebouwing of tuinen met hoge, gesloten schuttingen zou de luchttoevoer (deels) geblokkeerd kunnen worden. Zodoende zou dezelfde lucht steeds terug circuleren, wat voor een sterke afkoeling en bijgevolg lagere COP (coefficient of performance) zorgt. Daardoor worden hybride-installaties met warmtepompen weinig geplaatst in appartementen en kleine huizen (met een beperkte tuin).

Om de moeilijkheid van plaatsgebrek te omzeilen, wordt het toestel soms aan de muur gehangen. Maar dat levert dan weer vaker problemen op met geluidsoverlast (zie verder).

Als alternatief kan uiteindelijk ook voor een indoortoestel geopteerd worden, al moeten daarvoor dan weer grotere kanalen naar buiten worden voorzien. Bovendien hebben ook deze toestellen een zekere omvang, want soms zit er naast de warmtepomp ook een sanitaire boiler in verwerkt.

Geluidsoverlast

Warmtepompen kunnen, zoals reeds gesuggereerd, voor enige lawaaihinder zorgen. Zeker in een drukke stad met veel smalle rijhuizen kunnen er klachten komen over het geluid van de ventilator(en) van de warmtepomp.

Fabrikanten zijn zich echter bewust van dat probleem en ontwikkelen momenteel toestellen waarbij de geluidsoverlast ingeperkt wordt. Zo zijn er reeds warmtepompen op de markt die op een afstand van drie meter beperkt zijn tot 35 dB.

DIMENSIONERING

Basisprincipe

Bij hybride-installaties wordt de warmtepomp in principe gedimensioneerd op een capaciteit van ongeveer 50%. Daarmee heeft dat toestel genoeg vermogen om 80% à 90% van de totale koudeperiode te overbruggen. Voor die erg koude periode – die in België optelt tot ongeveer 30 dagen per jaar – wordt de warmtepomp bijgestaan door het aanvullende toestel.

Wanneer bij nieuwbouw de financiële middelen beschikbaar zijn, is het evenwel interessant om te opteren voor een warmtepomp die weinig ondersteuning nodig heeft van de tweede verwarmingsbron en het op termijn zelfs volledig zou kunnen overnemen.

Wat het tweede toestel betreft, wordt in nieuwe installaties in ieder geval gekozen voor een exemplaar dat lichter is dan gebruikelijk. Zo bestaan er speciale gasketels van 12 kW die ideaal zijn voor een hybride-installatie, en kunnen veel condenserende gasketels tegenwoordig gemoduleerd worden naar een lager vermogen (20% tot 30% van het totale vermogen). Een gasketel van 28 kW die voortdurend op zijn laagste niveau moet draaien, zal echter geen goed werk leveren.

Warmteverliesberekening

Om een hybride-installatie correct te dimensioneren (op een capaciteit van 50% in het geval van een warmtepomp), is het belangrijk om een juiste warmteverliesberekening uit te voeren. Jammer genoeg moet worden vastgesteld dat er daarbij nog regelmatig fouten worden gemaakt. Zo gaat men de warmteverliesberekening vaak per ruimte gaan uitrekenen, in plaats van met de warmteverliezen van de schil van het gebouw te werken. Zo'n berekening per ruimte is echter alleen nodig om verwarmingselementen zoals radiatoren te dimensioneren. Daarenboven moeten bij een berekening per ruimte de aangrenzende ruimtes berekend worden op hun nominale temperatuur. Maar in de praktijk moet soms nog worden vastgesteld dat men daarvoor uitging van een temperatuur van 16 °C, hoewel dat meestal hoegenaamd het geval niet is.

Daarnaast worden vaak te veel koudebruggen in rekening gebracht en worden er veel te grote reserves voorzien. Dergelijke fouten zorgen ervoor dat de warmteverliesberekening resulteert in een capaciteit die eigenlijk 30% à 40% te hoog is.

Risico's van over- of onderdimensioneren

Wanneer er iets misloopt tijdens de warmteverliesberekening, kan het zijn dat de hybride-installatie over- of ondergedimensioneerd is.

Omdat men meestal te veel reserves gaat nemen, is vooral overdimensionering bij dergelijke installaties een probleem. En dat kan erg schadelijk zijn voor het toestel. Overdimensionering zorgt namelijk voor veel minder draaiuren, waarbij de warmtepomp ook nog eens voortdurend zal starten en stoppen. Nefast voor de compressor, die daardoor onnodig snel kapot zal gaan.

Onderdimensionering komt dan weer minder voor, en is ook minder schadelijk voor de warmtepomp. Een te kleine warmtepomp zal meer draaiuren hebben, maar een continue werking zorgt niet voor slijtage aan de compressor. Het risico dat met een ondergedimensioneerde warmtepomp natuurlijk wel bestaat, is dat de warmtepomp gedurende koude periodes niet genoeg verwarming zal kunnen leveren, al springt in een hybride-installatie dan natuurlijk net het tweede toestel bij. Daarnaast bestaan er tegenwoordig ook warmtepompen met een frequentiegestuurde compressor, waardoor het toestel tijdens koude periodes tijdelijk 120% van zijn totale capaciteit kan leveren.

SLIMME REGELING?

In theorie zou een hybride-installatie ook op een 'slimme' manier geregeld kunnen worden. Criteria zoals de beschikbaarheid van zonne-energie of de prijs van gas/elektriciteit kunnen dan bepalen welke verwarmingsbron gebruikt wordt. Momenteel is het echter nog niet mogelijk om op laagspanning een variabel prijssignaal/-contract te hebben. Bij bepaalde fabrikanten kan het elektriciteitstarief voor de piek- en daluren wel manueel worden ingegeven, alsook de CO2-uitstoot van 1 kWh. Op die manier kan de hybride-installatie toch een ecologische en economische werking hebben. 

Met dank aan ATAG, Remeha,Syntra West Oostende, Thermiek en Viessmann