Meten is weten. Dankzij diepgaande meetsessies wist Wim Westendorp de nullastverliezen van zijn warmtepompinstallatie te verminderen. Bij hem ging meer dan een kwart van de verbruikte elektriciteit verloren door verliezen. Door slim te schakelen daalde dit behoorlijk. Voor de volgende besparingsstap zijn fabrikanten aan zet.
Een paar jaar geleden kreeg energiedeskundige Wim Westendorp de kans om een vrijstaande woning te bouwen in Elburg. Voor de daadwerkelijk bouw klopte hij aan bij woningbouwer Groothuis. Het gasverbod voor nieuwe woningen was net ingegaan. Groothuis wilde een proef uitvoeren met een alles-in-één-toestel van Nilan dat voor kleinere woningen voldoende vermogen levert voor ruimteverwarming.
Aansluitingen lucht/water-warmtepomp
Deze Nilan Air bevat niet alleen WTW en een warmtepompboiler, maar beschikt voor grote woningen – zoals de vrijstaande woning van Westendorp – over aansluitingen voor een lucht/water-warmtepomp. Het experiment leek Westendorp wel wat. Voor zijn pensionering hield hij zich bij Essent bezig met duurzame energievraagstukken. En daarvoor was hij bij de voorlopers van Essent/Ennatuurlijk computerdeskundige. Beide expertises besloot hij in de strijd te gooien.
Professionele warmtemeter
Toen de woning was opgeleverd, verdiepte Westendorp zich allereerst in de werking van de Nilan Air. De modbus koppelde hij aan de router en via software was het toestel uit te lezen. De bijbehorende meetwaarden boden echter onvoldoende om alle energiestromen in beeld te brengen. Gelukkig was er nog het afscheidscadeau van Ennatuurlijk. Bij zijn pensionering kreeg hij geen gouden horloge of vakantietrip, maar een professionele warmtemeter van Kamstrup. Die registreert feilloos de door de warmtepomp geleverde warmte. Met kWh-meters meet hij de opgenomen elektrische stroom per fase.
Minicomputer als spil
Een watermeter registreert het warmwaterverbruik. Doordat dit een vaste temperatuur heeft, is met een eenvoudige formule het GJ-verbruik te berekenen. Meer dan tien temperatuursensoren bewaken de lucht- en watertemperaturen in het systeem. Centrale spil in de meet- en regeltechniek is de minicomputer Raspberry pi. Het goedkope en krachtige moederbordje leest de modbus uit en ontvangt data van sensoren en powermeters. Met grafische software op de Raspberry pi bouwde Westendorp de Nilan Air om naar een systeem dat volledig naar zijn wensen werkt.
COP van ventilatiewarmtepomp
In eerste instantie kwamen de nodige installatiefouten aan het licht, zoals kanalen die waren omgewisseld. Toen de kinderziektes waren opgelost, bleek de COP behoorlijk te zijn, zowel voor de lucht/water-warmtepomp van 5,5 kW als de ventilatiewarmtepomp. Dat laatste is verwonderlijk; voor de ventilatiewarmtepomp gaat de afgezogen warmte uit de woning eerst door een WTW-unit. Die koelt de luchtstroom af tot een graad boven de buitentemperatuur. Dan haalt de ventilatiewarmtepomp er nog energie uit om de 180 liter grote tapwaterboiler op te warmen. De SCOP, exclusief warmteverlies, komt uit op 2,69.
Meten is weten. Hier zijn de wifi-fasemeters zichtbaar.
Hoge nullastverliezen
Toen hij de meetresultaten langer volgde, viel het Westendorp op dat er best veel energie wordt verbruikt als er geen warmtevraag is, door de ventilatoren van de WTW-unit (gemiddeld 28 watt) en de circulatiepompen van de vloer en de lucht/water-warmtepomp (continu 90 watt). Het jaarverbruik van de pompen, de WTW-unit, de warmteverliezen van de boiler (182 kWh) en de carterwarming van beide warmtepompen (360 kWh) komt daarmee uit op ruim 900 kWh. Er wordt zo’n 2.300 kWh elektriciteit aangewend voor de vloerverwarming en tapwater. “Van het totaalverbruik voor verwarming en tapwater gaat zo’n 30 procent op aan nullastverliezen. Dat moet beter kunnen.”
Pieken in de in blaastemperatuur
Bovendien ontdekte Westendorp dat er elke twee uur een kleine piek in de inblaastemperatuur vanuit de WTW-unit was. Op zich niet vreemd: de Nilan-unit kan via de ventilatiewarmtepomp de inblaaslucht naverwarmen. Deze optie heeft Westendorp uitgeschakeld; de ventilatiewarmtepomp verwarmt alleen de boiler. Voor verwarming zorgt immers de lucht/water-warmtepomp. Toch ontdekte hij dat elke twee uur de ventilatielucht vijf minuten wordt verwarmd, ook ‘s zomers. Dat brengt een verbruik van 0,4 kWh per dag met zich mee. Bij navraag bleek dat de ventilatiewarmtepomp de compressor steeds start om het oliecarter te verwarmen.
Noodzaak van carterverwarming
Het is bij sommige typen compressoren noodzakelijk om de olie warm te houden, om zo te voorkomen dat koudemiddel in de olie condenseert. Bij de start van de compressor kan dit schade veroorzaken. Meestal bestaat de carterverwarming uit een thermolint om de compressor, zoals bij de buitenunit van Nilan. De ventilatiewarmtepomp in de binnenunit heeft een andere vorm van carterverwarming: de compressor gaat elke twee uur vijf minuten draaien. De opgewekte warmte wordt via het ventilatiesysteem afgeblazen. Westendorp vindt het merkwaardig dat de warmte niet in de boiler wordt gestopt, maar nutteloos – zeker buiten het stookseizoen – via ventilatielucht verdwijnt. Om deze energie toch te benutten, verhoogt hij vlak voor de start van de compressor het setpoint van de boiler, voor carterverwarming. De warmte komt nu in de boiler terecht.
Fabrikanten aan zet
Voor fabrikanten lijkt er nog de nodige winst te behalen. De buitenunit van monoblocks is veelal nauwelijks geïsoleerd. Dat is een groot contrast met cv-ketels, die een uitmuntende isolatie kennen en compleet luchtdicht zijn. Dat laatste is nodig om te voorkomen dat de ketel lucht aanzuigt uit de opstellingsruimte. De goede isolatie komt voort uit de Nederlandse EPC-wetgeving. Het beperken van verliezen en onnodig elektraverbruik zorgde voor extra puntjes in de EPC-berekening. Fabrikanten van warmtepompen kunnen er nog wat van leren. Een stuk blik beschermt de compressor, pomp en elektronica tegen regen, maar niet tegen kou. Ook is de unit niet luchtdicht; wind kan door de kieren waaien.
Beperking in draaitijden verwarming
Een doorn in het oog bleef het hoge verbruik van de circulatiepompen (90 watt). Westendorp besloot het accumulerende vermogen van de woning beter te benutten. Het is niet erg als een halve dag geen warmte wordt toegevoerd; de temperatuur daalt dan nauwelijks. Hij beperkte de draaitijden voor verwarming fors en concentreerde ze op de uren overdag, als de buitentemperatuur hoger is. “Tijdens die draaiuren overdag draait de warmtepomp op een hogere watertemperatuur. Door de hogere buitentemperatuur leidt dat tot een nauwelijks ongunstiger COP, maar het energiegebruik van de circulatiepomp daalt wel fors.” Door het optimaliseren zijn de nullastverliezen van 900 kWh gedaald naar 400 kWh. Het verbruik van de ventilatoren is gebleven. Die zijn sowieso nodig voor de luchtverversing.
‘Energiegebruik integraal benaderen’
De onuitputtelijke stroom aan meetdata levert twee conclusies op. Ten eerste is het belangrijk om de installatie goed in te regelen. De flow van de warmtepomp moet overeenkomen met de flow door de vloerverwarming. Anders gaat water via het buffervat circuleren, waardoor de COP daalt. De tweede conclusies is meteen een tip voor fabrikanten: kijk naar de nullastverliezen. Moet de carterverwarming ook midden in de zomer aanstaan? Westendorp: “En richt je verder als fabrikant niet alleen op prachtige COP’s, maar benader het energiegebruik integraal, inclusief pompen, ook buiten de behuizing. In sommige situaties kun je het minimumvermogen verhogen en daardoor bedrijfstijden verminderen.” Overigens heeft bouwbedrijf Groothuis besloten om niet verder te gaan met de alles-in-één-unit van Nilan, maar afzonderlijke componenten te installeren, waaronder een lucht/water-warmtepomp.
Bron: https://www.vakbladwarmtepompen.nl/8008/circulatiepompen-zijn-energieslurpers-in-warmtepompinstallaties
Airco One is sinds ruim 20 jaar dé specialist voor particuliere en zakelijke airco in Nijmegen en airco in Arnhem. Graag komen we in heel Gelderland langs, waaronder Druten, Duiven, Elst, Malden, Oss, Tiel, Uden of Wijchen.
