Regenwateropvang als bron voor warmtepomp

Een bufferzak in de kruipruimte als bron voor een water/water-warmtepomp, waarbij de buffer via PVT wordt opgewarmd om de COP zo hoog mogelijk te houden. Dat is het principe achter Solar­Freezer. Het is al enige jaren op de markt, maar sinds kort kan ook regenwateropvang als bron worden gebruikt.

SolarFreezer is volgens Jacques Mathijsen, directeur van Solar­Freezer een warmtepompsysteem met een eigen thermische opslag. Waar bij water/water-warmtepompen de bodem als bron dient, is dit bij dit systeem een bufferzak met water. Het water wordt verwarmd met thermische zonne-energie via het PVT-systeem op het dak. Die energie wordt in eerste instantie direct door de warmtepomp gebruikt; het overschot gaat naar de bufferzak. Daar wordt hij via een warmtewisselaar aan het water in de bufferzak afgegeven. In de zomer wordt de bufferzak gebruikt om passief te koelen. In de passieve koelmode zal de PVT het water in de bufferzak ’s nachts koelen.

Oplossing met regenwaterberging

Onlangs is SolarFreezer een strategische samenwerking met regenwaterbedrijf GEP aangegaan. Ze bieden nu samen onder de naam SolarFreezerRAIN een integrale oplossing met regenwaterberging aan. De regenwatertanks van GEP worden op 60 cm onder het maaiveld ingegraven in de tuin, om het openbare riool te ontlasten bij piekbuien. Het water van de tank kan worden gebruikt voor het sproeien van de tuin, het doorspoelen van het toilet, of de wasmachine, maar ook om warmte of koude op te slaan.

SolarFreezerRAIN is een integrale oplossing met regenwaterberging.

Toepassing van warmte en koude

De koude wordt gebruikt om passief te koelen, de warmte als bron van de warmtepomp. Dat gebeurt op dezelfde manier als met de bufferzak, dus via een warmtewisselaar. Daarbij kan de watertank samen met het buffervat voor een grotere bron zorgen. Het is ook mogelijk om twee regenwaterputten te gebruiken; eentje volledig als warmtebuffer en de andere voor de berging van het regenwater. Het water kan tussen beide putten circuleren, om de temperatuur te optimaliseren. Het opvangen van regenwater wordt volgens Mathijsen steeds belangrijker. “In andere landen, zoals België, is regenwaterberging al verplicht. Dat kan ook in Nederland gebeuren.”

Dubbele energieopbrengst

Voordelen van het SolarFreezer-systeem ten opzichte van systeem met een lucht/water-warmtepomp zijn volgens Mathijsen dat er geen buitenunit nodig is die voor geluidsoverlast kan zorgen. En het stroomverbruik ligt tot 25 procent lager vanwege de hogere temperatuur van de bron. Die kan overdag verwarmd worden, waar ’s avonds – als de warmtepomp harder moet draaien – van kan worden geprofiteerd. Verder zorgt de PVT voor dubbele energie-opbrengst, in de vorm van warmte én elektriciteit en is het boren van een diepe bron niet nodig, daarentegen moet in de bufferzak of waterput geïnvesteerd worden.

Vermogen om eigen energie te produceren

Volgens Mathijsen ligt de temperatuur van de zak zeven of acht maanden per jaar tussen de 15 en 20 graden. “Hierdoor kost het veel minder energie om warm tapwater te maken dan als je water uit een bodembron zou gebruiken.” In de koude wintermaanden kan de brontemperatuur veel lager zijn, wat nadelig is ten opzichte van een bodembron. Maar ook dan kan op een zonnige dag de thermische energie die overdag wordt opgeslagen, worden benut om een huis ’s avonds te verwarmen. Al met al wordt het vermogen om eigen energie te produceren en hem vervolgens te gebruiken wanneer het nodig is door deze toepassing groter, legt Mathijsen uit.

Bevroren water in bufferzak

Het water in de bufferzak kan door het onttrekken van energie ook gaan bevriezen. Hier verwijst de naam van het systeem naar. En met reden, want het bevriezen is gunstig; bij het stollen van een stof komt er namelijk warmte vrij, oftewel: er kan extra warmte worden opgenomen. Dat gebeurt vaak ’s avonds en ‘s nachts, terwijl overdag energie via de PVT-panelen wordt toegevoegd. Vanwege de temperaturen onder nul is er glycol toegevoegd aan het water dat tussen de PVT, de warmtepomp en de bufferzak circuleert. Niet al het water in de bufferzak zal bevriezen; het gaat vooral om het water rond de warmtewisselaar. Een koude bufferzak in de kruipruimte heeft volgens Mathijsen overigens geen nadelige invloed op de ruimte erboven, mits de vloer goed is geïsoleerd.

“Schaalbaar systeem”

De toepassing is nu ongeveer zes jaar op de markt en inmiddels zijn ruim honderd woningen van allerlei formaten uitgerust met een SolarFreezer. “Het systeem is schaalbaar, afhankelijk van de woning. De basisconfiguratie van SolarFreezer bestaat uit een modulerende warmtepomp van 6 kW met een 180 liter grote warmwaterboiler. Deze basis is geschikt voor woningen tot ongeveer 600 m³, maar er zijn ook systemen van 12 of 16 kW mogelijk, voor grotere woningen of villa’s.” De regenwatertank heeft uitvoeringen in 10, 13 of 20 m³; de afmeting van een bufferzak is 10 m2, bij een standaardsysteem van 6 kW. In combinatie met gebruik van een regenwaterput is de inhoud minimaal 15 m³.

Uitvoerige praktijktest

Het systeem is uitvoerig getest door TNO, vanuit het TKI UE-project “Systeemvalidatie Solar Freezer”. Uit de eindrapportage van dit project, waarbij een woning van woningcorporatie Domijn is uitgerust met het systeem, blijkt dat een SCOP van ongeveer 5 kan worden gehaald. Dit is dus gemeten in de praktijk. Het concept is geschikt voor renovatie van bestaande woningen met een kruipruimte. Daarvan zijn er drie miljoen in Nederland, en het concept kan in combinatie met de regenwaterbuffer ook worden toegepast in woningen zonder kruipruimte. In de rapportage wordt het systeem een goed alternatief voor een warmtepomp met bodembron genoemd.

Kosten versus voordelen

Het systeem van SolarFreezer is net als de meeste warmtepompen alleen geschikt voor lagetemperatuurverwarming. In de praktijk betekent dat dat de woning heel goed geïsoleerd moet zijn en daarnaast de mogelijkheid moet hebben om met lage temperatuur te worden verwarmd. Meestal betekent dit dat er gewerkt wordt met vloerverwarming of speciale convectorradiatoren.
De investeringskosten voor een SolarFreezer-systeem komen in de buurt van die van een bodembron, vertelt Mathijsen. “Maar er hoeft niet geboord te worden, wat een voordeel kan zijn. Door de SolarFreezer te combineren met de regenwateropvang van GEP nemen de investeringskosten verder toe, maar dat levert ook meer op, vertelt hij. “Je hebt dan een goed warmtepompsysteem, zonder bodembron, waarmee je in de zomer ook kunt koelen, je draagt bij aan het opvangen van regenwater en je bespaart circa vijftig procent op je waterrekening.”