HOGERE EFFICIENTIE DOOR GELIJKTIJDIGE WARMTE- EN KOUDEVRAAG
DE MOGELIJKHEDEN VAN MULTI-PIPE WARMTEPOMPEN
Warmtepompen hebben het voordeel dat ze zowel kunnen verwarmen als verkoelen. Maar wat als er binnen een en hetzelfde gebouw gelijktijdig een vraag is naar warmte en naar koude? Twee aparte warmtepompen kunnen dan soelaas brengen, maar efficiënter is het dan om te kiezen voor een multi-pipe warmtepomp. Hoe meer gelijktijdigheid, hoe groter de efficiëntie van dergelijke systemen zal zijn. Dit artikel behandelt de werking en de belangrijkste aandachtspunten bij de installatie van multi-pipe warmtepompen.
HOE WERKEN MULTI-PIPE WARMTEPOMPEN?
Warmtepompen halen warmte-energie uit hun omgeving (water, lucht of bodem) door middel van een verdamper. Via een koelvloeistof wordt de energie naar de compressor geleid. Daar worden deze dampen samengeperst totdat ze een hogere temperatuur bereikt hebben. Dit is het onderdeel in de warmtepomp dat de meeste energie verbruikt. De opgewarmde damp komt vervolgens in de condensor terecht. Hier wordt de warmte afgegeven aan het verwarmingssysteem. Vervolgens zal een expansieventiel de druk van de damp weer verlagen en afkoelen tot een vloeistof. Deze gaat dan weer naar de verdamper, waarna het proces helemaal opnieuw kan beginnen. Heel eenvoudig gesteld, zijn multi-pipe warmtepompen in feite twee warmtepompen in een toestel die door middel van een extra platenwisselaar tussenin warmte uitwisselen met elkaar. De warmte die aan de ruimte onttrokken wordt bij het koelen, zal dan gerecupereerd worden om een andere ruimte op te warmen. De condensor geeft met andere woorden zijn warmte af aan de platenwisselaar.
VIERPIJPS OF ZESPIJPS?
In multi-pipe warmtepompen geldt er een onderscheid tussen varianten met vier of met zes pijpen. Een vierpijpswarmtepomp zal haar warmte afgeven aan de omgevingslucht, terwijl een zespijpswarmtepomp doorgaans door middel van een watersysteem in verbinding staat met een geothermische oplossing. Het verschil zit hem dan ook in de plaatsing. De eerste variant hoort thuis op het dak, terwijl we de tweede variant terugvinden in de stookplaats, vaak tussen twee buffervaten, een voor warm water en een voor koud water. Door de aard van het systeem, lucht- of watergedragen, zal ook de koeling van de condensor daarop zijn aangepast (lucht- of watergekoeld). De vierpijpswarmtepomp zal de beste keuze zijn wanneer men al op korte termijn een rendabele investering wil zien. De zespijps is net wat duurzamer en energetischer op vollast, maar vergt een grotere investering, wat die meer tot de keuze op lange termijn maakt. Ook de bereikbaarheid of de kwaliteit van de ondergrond en de desbetreffende reglementeringen kunnen een beperkende factor zijn om voor een zespijps te kiezen.
WANNEER EN WAAROM EEN MULTI-PIPE WARMTEPOMP?
De hogere investering in een multi-pipe warmtepomp zal zich alleen terugbetalen wanneer er gelijktijdig een warmte- en een koudevraag is. Het is immers dan dat er warmterecuperatie zal kunnen gebeuren. Hoe groter de gelijktijdigheid, hoe groter het rendement zal zijn en hoe korter de terugverdientijd. Waar klassieke warmtepompen blijven steken op een COP van 3 à 4 gemiddeld, kan dat bij multi-pipe warmtepompen, warmterecuperatie incluis, oplopen tot een TCOP van 5 à 6. Typische gebouwen die zich lenen voor een multi-pipe warmtepomp, zijn kantoren met een oost-westoriëntatie, datacentra, hotels met een zwembad of wellnessfaciliteiten. In die gevallen zal een multi-pipe warmtepomp zich opwerpen als een compacte, elegante oplossing om te koelen en te verwarmen. Daarnaast bewijzen ze hun nut bij toepassingen waarbij de relatieve vochtigheid geregeld moet worden. De warmte die tijdens de ontvochtiging aan de omgevingslucht wordt onttrokken, kan rechtstreeks weer dienen om de droge koude lucht op te warmen. In die gevallen zal een multi-pipe warmtepomp zich opwerpen als een compacte, elegante oplossing om te koelen en te verwarmen. Hoewel het in principe ook in particuliere woningen zou kunnen, bijvoorbeeld om warm sanitair tapwater aan te maken, zal het daar in de praktijk minder vaak voorkomen.
TOTAL EFFICIENCY COEFFICIENT (TEC)
Om het rendement van een multi-pipe warmtepomp te berekenen, mag men niet alleen naar het rendement van de warmte- of koudecyclus kijken. De winst zit hem immers vooral in de energierecuperatie die mogelijk is dankzij de ingevoegde platenwisselaar. De cijfers voor een multi-pipe warmtepomp zien er dan als volgt uit:
TEC = EER cooling * a + DMEC cooling
+ heating * b + COP heating * y
A, b, y = gewicht voor gebruiksmodi (%)
DMEC = Dual Mode Efficiency Coefficient (simultaan koelen en verwarmen)
ER Cooling: komt overeen met 3 (vierpijps) of 6 (zespijps met free cooling)
COP heating: komt overeen met een klassieke warmtepomp ± 3,5
DMEC: komt overeen met ± 8
AANSLUITING
Voor een installateur die zich intussen de technologie van warmtepompen eigen gemaakt heeft, zal een multi-pipe warmtepomp weinig geheimen met zich mee brengen. Het is een kant-en-klare oplossing die enkel nog om een watertechnische aansluiting vraagt. Deze gebeurt overigens op dezelfde manier als bij klassieke warmtepompen. Dat is omdat de complexiteit en de intelligentie, eigen aan multi-pipe warmtepompen, binnenin vervat zitten. Wel is het belangrijk, net vanwege die intelligentie binnenin, om multi-pipe warmtepompen hun ding te laten doen. De basisvoorwaarden voor een goede werking van multi-pipe warmtepompen zijn flow, flow en nog eens flow. De meest optimale werking zal komen wanneer ze zelfstandig kunnen sturen of wanneer u echt genoeg gespecialiseerd bent in de materie om ze te programmeren. Aangezien dit een relatief nieuw product is op de markt, zal de koppeling met een gebouwbeheersysteem niet altijd van een leien dakje lopen. Daarom nogmaals het advies om de multi-pipe warmtepomp op haar eigen logica te laten werken. In grotere gebouwen kan men opteren voor de integratie van een back-upboiler in het circuit, zodat de multi-pipe warmtepomp kleiner gedimensioneerd kan worden.
WAT MET MULTI-PIPE WARMTEPOMPEN IN EPB?
Bij de EPB-berekening bestaat er geen mogelijkheid om de warmterecuperatie in te geven die gebeurt wanneer er gelijktijdig een vraag naar warmte en koude is. Zonde, want hierin schuilt net de energie-efficiëntie van het systeem. Door de warmterecuperatie draait een multi-pipe warmtepomp zoveel % in de tijd aan een hoger rendement. Maar er wordt enkel gekeken naar de efficiëntie van het verwarmen en de efficiëntie van het koelen. Mocht ook de warmterecuperatie tellen, dan zou men het EPB-peil snel met 5 à 10 punten kunnen doen dalen, op voorwaarde tenminste dat er voldoende gelijktijdigheid in de vraag naar warmte en koude is. Er wordt hard uitgekeken naar een aanpassing van de EPB-spelregels, want het zou de drempel voor een wijdverspreider gebruik van multi-pipe warmtepompen gevoelig verlagen.
DIMENSIONEREN
Dezelfde regels gelden als bij het dimensioneren van klassieke warmtepompen. De gouden stelregel is om vooral niet te overdimensioneren. Het vermogen moet zo klein mogelijk gehouden worden, zodat de multi-pipe warmtepomp zo veel mogelijk op vollast kan draaien. Een installateur met kennis van warmtepompen kan dit zeker berekenen. Toch is dit in de praktijk tot nog toe vooral het werk gebleken van studiebureaus. Zij bieden het voordeel van een onafhankelijke blik op de keuze voor technieken en beschikken over de simulatiesoftware die cruciaal is voor het afwegen of multi-pipe warmtepompen renderen en het dimensioneren. Veel heeft ermee te maken dat multi-pipe warmtepompen voornamelijk opduiken in projecten van een zekere omvang. De dure componenten (luchtgroep, warmtepomp) kunnen dan immers over meer m² verspreid worden. Doordat multi-pipe warmtepompen ook niet in de EPB-berekening passen (zie kaderstuk), moet men echt de energie-efficiëntie op lange termijn voor ogen hebben om aan deze investering te beginnen.
ONDERHOUD
Ook wat dat betreft, wordt niet afgeweken van de regels voor onderhoud aan de bekende warmtepompen. Om de frequentie van het onderhoud te berekenen, kijkt men naar de hoeveelheid koelmiddel, vermenigvuldigd met zijn GWP. Wie een systeem voor lekdetectie toevoegt, kan die frequentie halveren. Aangezien een multi-pipe warmtepomp twee koelkringen bevat, kan het onderhoud het best gebeuren door een gecertificeerde koeltechnieker.
