Weersafhankelijk Master / Slave regeling warmtepomp

 

Master/slave regeling

Normaliter wordt deze term toegepast in het geval van een cascade opstelling, een opstelling van meerdere warmtepompen naast elkaar die samen een gebouw verwarmen.  Een van de toestellen wordt dan master en deze master stuurt de ‘slaves’ (andere toestellen) aan.  Met andere woorden de master schakelt toestellen bij wanneer dit nodig is. Vaak ook nog met een afwisseling zodat op het eind van het jaar elk toestel ongeveer een gelijk aantal uren heeft gelopen.

 

Master/slave regeling warmtepomp

Steeds vaker zien we de benaming master/slave ook terugkomen om uit te leggen wie in een bepaalde schakeling de master is en wie volgt (slave).

warmtepomp master slave
In een woning hangt een ruimtethermostaat (kamerthermostaat) welke een toestel aanstuurt voor verwarming (of koeling). Het afgiftesysteem krijgt alleen warmte (of koude) als de kamer thermostaat dit nodig acht.   Stel dat de woonkamer, waar de kamerthermostaat hangt, op temperatuur is dan schakelt de thermostaat het toestel (warmte- of koude opwekker) af. Als er op dat moment in een andere ruimte (keuken / slaapkamer / etc.) nog behoeft is krijgt die ruimte niets aangeboden van het toestel.  Ook al zitten in de andere ruimtes thermostatische ventielen op het afgifte systeem, als de kamerthermostaat (master) besluit om geen energie te leveren omdat het in de kamer op temperatuur is, ontvangen andere vragers niets.

 

Master/Master with Minimal Water Volume Control

Als een koude of warmte opwekker wordt aangestuurd moet de ketel of warmtepomp (genoemd opwekker) de gemaakte energie ook kwijt kunnen aan het afgifte systeem.

master master minaal waterinhoud regeling

Als dit niet zou kunnen zou het toestel onmiddellijk weer uit gaan omdat het de geleverde productie niet kwijt kan. Dit zou ‘pendel gedrag’ kunnen veroorzaken wat ongewenst is (veelvuldig aan en uit gaan van het toestel). Een toestel heeft, naar gelang de capaciteit van het toestel, een minimaal waterinhoud in het systeem nodig om de gemaakte warmte of koude productie goed kwijt te kunnen.  Stel dat dit 40 liter waterinhoud betreft, dan schakelt de Master met Minimaal Water Volume Controle het toestel pas in als de vragende groepen bij elkaar meer dan die 40 liter inhoud bevat.   Als bijvoorbeeld alleen de toilet zou vragen, dan krijgt deze pas warmte als er ook een andere groep in de woning vraag heeft. De grotere ruimtes in de woning hebben vaak voldoende inhoud om het toestel aan te sturen, als alleen deze warmtevraag heeft. Als er vanuit geen enkele groep vraag is, dan wordt het toestel (opwekker) uitgeschakeld.

 

WeCo Master/Master with buffer  (met schakelbuffer)

WeCo staat voor Weather Compensation Control
In Nederland spreken we over een Weersafhankelijke regeling of wel een stooklijn/curve instelling.

master master warmtepomp regeling met schakelbuffer weersafhankelijk

De warmte/koude opwekker bepaalt op basis van de buitentemperatuur de benodigde aanvoertemperatuur naar het afgiftesysteem. Deze wordt zo ingesteld dat er voldoende warmte wordt aangeleverd om bij de heersende buitentemperatuur het gebouw goed te kunnen verwarmen (of koelen).  Bijvoorbeeld vloerverwarming welke bij -10 °C buitentemperatuur 38°C water door het toestel krijgt aangeleverd en bij +10°C nog maar 28°C water.  Het afgifte systeem is volledig na-geregeld. Elke kring (groep/ruimte) die vraag krijgt wat het nodig heeft. Als bijvoorbeeld een slaapkamer warmte nodig heeft, dan stuurt de thermostaat in die slaapkamer de klepjes van het afgiftesysteem van die slaapkamer open, waardoor dan warmte wordt geleverd op ‘stooklijn niveau’.
De warmte/koude opwekker levert in principe altijd energie. Op het moment dat alle groepen dicht zijn gelopen dan kan de opwekker de energie, middels de bypass (overstort- / overstroomventiel), tijdelijk kwijt in de schakelbuffer. Als ook deze buffer op temperatuur is, dan wordt de aanvoer min of meer bijna gelijk aan de retour temperatuur en zal het toestel (opwekker) uitgaan op basis van de Weersafhankelijke regeling (gemeten watertemperatuur) .  Op het moment dat er weer een groep open loopt, stroomt de warmte/koude uit de schakelbuffer naar die groep. De aanvoertemperatuur van de installatie zal vervolgens weer wijzigen en het toestel gaat op basis hiervan weer leveren.

 

WeCo Master/Master with Minimal System Volume Available

WeCo master/master met minimaal open systeem inhoud

warmtepomp minimaal systeeminhoud master master
In plaats van een buffer kunnen we ook een bepaalde groep, of groepen,  in het gebouw altijd open laten, en de overige groepen regelen we na.  Normaliter is de woonkamer een ruimte die altijd wordt verwarmt, als de installatie goed is ontworpen en ingeregeld kan door middel van een weersafhankelijke regeling die ruimte precies op temperatuur worden gehouden. De warmtepomp levert in principe altijd de aanvoertemperatuur die bij de heersende buitentemperatuur nodig is. Op een gegeven moment is die temperatuur gehaald en gaat het toestel op basis daarvan uit. Als een andere groep vragend wordt, gaat er warmte naar die groep(en) toe. Daardoor komt koud retourwater van die groepen in het toestel, waardoor de aanvoertemperatuur zakt en het toestel weer aan zal gaan. Eventueel is dit uit te breiden met een compensatie regeling welke de weerafhankelijke regeling kan beïnvloeden.  Dus eventueel de stooklijn/curve verhogen of verlagen op basis van de vraag.  Het afgifte systeem is dus min of meer ook hier de master.

 

Uiteraard zijn er meerde varianten te bedenken als bovenstaand genoemd zijn.

Een master/slave kan bijvoorbeeld ook een WeCo Master/slave zijn.
De ruimtethermostaat besluit of de opwekker aan mag of niet. De opwekker levert dan ‘op maat’. Door middel van de weersafhankelijke regeling.    Ook kan het zijn dat de thermostaat,  bij een WeCO Master/Slave afhankelijk van de kamertemperatuur de stooklijn/curve beïnvloed door deze te verhogen of te verlagen.
We spreken van een Master/Master systeem als elke ruimte zelf kan bepalen of het warmte krijgt wanneer het deze nodig heeft.

warmtepomp ruimteregeling per vertrek

foto: Na-regeling per vertrek wordt steeds aantrekkelijker en moderner gemaakt.

Weersafhankelijke regeling warmtepomp - Weather Compensation Control

De weersafhankelijke regeling bestaat al heel lang: reeds in de jaren 60 van de vorige eeuw werd er al weersafhankelijk voor- en na-geregend in grote verwarmingsinstallaties zoals scholen, ziekenhuizen, fabrieken, kantoorpanden enz.  Alleen de helling en daarbij horende getallen waren destijds anders dan nu. In feite kunnen verschillende merken ook met verschillende ‘helling cijfers’ werken.


Het principe is echter ongewijzigd: Hoe kouder de buitentemperatuur hoe hoger de cv-water temperatuur voor aanvoer of retour in de installatie. Deze varieerde bijvoorbeeld van 90 °C in de winter tot 60°C in  voor- en na seizoen.


Ook bij warmtepompen wordt vaak gebruik gemaakt van een weersafhankelijke regeling.
Hoe meer en hoe dikker de slang die in de vloer wordt aangebracht als vloerverwarming, hoe lager de aanvoertemperatuur kan zijn om het gebouw te kunnen verwarmen. En hoe lager de temperatuur van de aanvoer kan blijven hoe gunstiger het rendement van de warmtepomp kan zijn.  Immers het rendement wordt grotendeels bepaald door het verschil van bron temperatuur en doel temperatuur.  De bron is bijvoorbeeld aardwarmte of buitenlucht en doel is de aanvoertemperatuur voor verwarmen.  Hoe dichter deze bij elkaar liggen, hoe minder hard de warmtepomp hoeft te  werken. Hoe gunstiger dus het rendement.


Het voordeel van een weersafhankelijke regeling is dat de warmtepompwekker (warmtepomp) precies biedt wat in dat gebouw nodig is.

stooklijn curve warmtepomp instelling

Kijkend naar bovenstaande afbeelding, waar curve 5 (voor dit merk en type) is ingesteld. Laat ons zien dat bij een buitentemperatuur van -10°C de aanvoertemperatuur van het cv-water wordt gebracht van 36°C en bij + 10°C buitentemperatuur naar een aanvoer van 27°C.  Hoe minder koud het buiten is, hoe minder hoog de temperatuur hoeft te zijn om de woning te kunnen verwarmen. Op die manier hoeft de warmtepomp een groot gedeelte van het jaar minder hard te werken. Het rendement, over het jaar gezien, pakt dan positief uit dankzij de weersafhankelijke (voor) regeling van het toestel.

 

Hoewel een regeling op basis van een stooklijn veelvuldig wordt toegepast en veel warmtepomptoestellen standaard over deze regeling beschikken, heeft deze wijze van regelen ook nadelen. Omdat de regeling op basis van een stooklijn een voorregeling is, moet u voor ieder vertrek in principe een naregeling opnemen, bijvoorbeeld in de vorm van thermostatische radiatorafsluiters. Een reëel risico bij deze systemen is een te hoge instelling van de stooklijn (met o.a. een nadelige invloed op de COP van de warmtepomp) en mogelijk pendelgedrag van het systeem; vanwege dit laatste risico is bij een individuele regeling per vertrek een voldoende grote schakelbuffer sterk aan te bevelen. Zoals u elders op deze pagina leest / installatie met schakelbuffer.
Een regeling op basis van een kamerthermostaat in combinatie met vloerverwarming kan een aantrekkelijke optie zijn indien gekozen is voor een open kring in het hoofdvertrek (dat wil zeggen zonder naregeling). Deze regeling is mogelijk een
goedkope optie en resulteert tevens in lage gemiddelde systeemtemperaturen (vanwege het ontbreken van een naregeling) hetgeen de energie-efficiëntie ten goede komt. Bij keuze voor een kamerthermostaatregeling op basis van de ruimtetemperatuur
in het hoofdvertrek verdient het aanbeveling om het afgiftesysteem in de overige vertrekken te overdimensioneren. Deze overdimensionering is bedoeld om in perioden waarin in het hoofdvertrek extra warmtewinsten zijn (bv. zonlichtinval, open haard of een grote groep mensen) in de overige vertrekken toch voldoende te kunnen verwarmen. Een regeling op basis van een ruimtetemperatuur gecompenseerde stooklijn is vanwege het bovenstaande een interessante mogelijkheid (omdat het de voordelen van beide systemen combineert);WeCO Master/Master met stooklijncompensatie door ruimtesensor.

 

Pompgrafiek circulatiepomp warmtepomp

Stel dat het gewenste vermogen 6 kW is en de gewenste delta T 7°C, wat is dan het debiet?
(verschil tussen aanvoer en retour leiding in temperatuur, bijvoorbeeld 35/28°C)


6 kW vermogen  delta T  7°C
p x c x Delta T  =  998 x 4190 x 7  = 29271340
6000 Watt : 29271340 = 0,00020498  m³/sec
x 3600 seconden  0,737 m³/uur
x 1000 geeft liter/uur = 737 liter/uur
En dat geeft weer (delen door 3600 seconden) =  0,204 liter per seconden.


We kunnen nu het gewenste debiet (gewenste flow) in de pompgrafiek plaatsen.
(groene stippel lijn)

 

pompgrafiek warmtepomp circulatiepomp afgifte
We zien dat deze pomp bij genoemde flow circa 65 kpa kan overbruggen aan weerstand.
Alsmede dat de pomp dan ca. 58 Watt verbruikt.

 

Inregelen van de warmtepomp afgifte installatie

De totale weerstand kunnen we het best beperken tot ca 50 kPa (IN DIT VOORBEELD), zodat de pomp op 90% van het toerental de installatie kan bedienen.  Als er dan later, door vervuiling, iets meer weerstand in de leidingen komt kan de pomp het nog steeds aan. Als totaal voor de installatie 6 kW nodig is,  dan is vlakbij de warmtepomp dus een flow nodig van 737 liter per uur (als alle groepen open staan).   De installatie splitst zich natuurlijk op in meerdere groepen.  Stel dat de huiskamer 1,5 kW vraagt, de keuken 1 kW, enz.  Dan kun je met dezelfde formule het benodigd debiet per vertrek berekenen bij dezelfde delta T van 7°C.  Je kunt dan een tabel maken waarin je precies per vertrek, of per groep van de vloerverwarming, het benodigd debiet zet.  
Vervolgens kun je later de installatie inregelen, je zorgt dat alle groepen vragend zijn (kleppen open) en je stelt de flow in de hoofdleiding af op genoemde 737 liter.  Vervolgens kun je dan alle groepen na-regelen door het instellen van regelventielen (afsluiters) op het juiste debiet voor elke betreffende groep.   Op die manier krijgt elke groep wat het nodig heeft.

 

Als een van de groepen dicht loopt zal het water verdeelt worden over de overige groepen, daarmee zal het debiet theoretisch voor de overige groepen te groot worden. Echter een moderne warmtepomp kan de pomp regelen in toerental op basis van een delta T regeling (of P regeling). Als de warmtepomp dus de circulatiepomp dan terug toert tot een delta T van 7°C, krijgt elke groep weer precies wat het nodig heeft.


Met betrekking tot de leidingweerstand:  De leverancier van de leidingen (koper of kunststof bijvoorbeeld)  heeft weerstandstabellen van de leiding.  Hoeveel weerstand 1 meter leiding geeft bij een bepaald debiet wat er doorheen moet. Ook van hulpstukken zoals bochten, knie, t-stuk, etc. zijn deze gegevens bekend. Het installatie bedrijf kan d.m.v. de totaalweerstand een keuze voor een pomp maken.  Bij voorkeur houdt men de weerstand natuurlijk zo klein mogelijk.  Zo zijn er ook tabellen welke de minimaal leidingdoorsnede aangeven bij een bepaald debiet (flow).  Overigens wordt niet alle weerstand in de vorm van een + (plus) som bij elkaar opgeteld. Als je groepen parallel zet wordt de weerstand anders, immers de flow verdeelt zich dan over de leidingen.  Met betrekking tot de ‘opvoerhoogte’ van de pomp, bepaalt de groep met de meeste weerstand het meest.
Leidingen in serie moeten wel worden opgeteld.


Vaak levert in de praktijk de leverancier van de vloerverwarming het legplan aan met leidingdiameter, lengte, debiet en weerstand.

 

Passief of Actief Koelen  regeling:

  • Om bij toepassing van pasieve of actieve koeling condensatie te voorkomen wordt geadviseerd bij vloer- en wandverwarming de aanvoertemperatuur te begrenzen tot minimaal 18 º C, afhankelijk van de relatieve vochtigheid in de kamer.
  • Bij toepassing van natuurlijke koeling dienen de warmteafgevers ook geregeld te worden voor koeling. Als koeling gewenst is, is er geen warmtevraag en kan de regeling van de verwarming de toevoer naar de warmtegebruikers hebben afgesloten. In de koelmodus dienen ze weer te worden opengestuurd door de koelregeling. Vanuit de warmtepomp is hiervoor normaal gesproken een signaal (potentiaal vrij) beschikbaar.
  • De omschakeling van verwarmen naar koelen kan:
    - automatisch op basis van gemeten binnen- en/of buitentemperatuur;
    of handmatig door de bewoner middels een aan/uit-schakelaar of bediening van het menu van de warmtepomp.
Go to top

logo© Warmtepomp-tips.nl, dinsdag 7 april 2020

Pagina: - Warmtepomp master-slave weersafhankelijk inregelen
Tags:Master, slave, warmepomp, weersafhankelijk, regeling, pompgrafiek, na-regelen.
Beschrijving: Instanties als woonborg bijvoorbeeld eisen tegenwoordig een master/master regeling voor de warmtepomp installatie. Mater/slave biedt in de praktijk vaak te weinig comfort.