(Semi-)Master/Master, Master/Slave, warmtepomp regeling.

We spreken van een Master/Master verwarmingssysteem als elke ruimte 'sturend' de energie kan krijgen die ze nodig heeft,

onafhankelijk van de warmtevraag in andere ruimtes. Iedere ruimte is een zogenaamde Master in het verwarmingsnetwerk en heeft daarmee de mogelijkheid om de eigen warmtevraag en -aanvoer te regelen.

Dit zelfregelende systeem, liefst voorzien van een parallel-buffer,  zorgt voor complete ontzorging bij de bewoner!

 

Temperatuur in een woning, welke onafhankelijk van elkaar, in elke ruimte moet kunnen worden gehaald (woningborg) :

  • Verblijfsgebied in de zin van het Bouwbesluit dat niet is ingedeeld in verblijfs-, verkeers- en/of bergruimte. Verblijfsruimten in de zin van het Bouwbesluit, zoals 22°C woonkamer, slaapkamers, overige kamers en keuken.
  • Verkeersruimten in de zin van het Bouwbesluit, zoals gang, hal, trap en overloop. 18°C
  • Zolder in open verbinding met een verkeersruimte, zoals gang, hal, trap en overloop. 18°C
  • Toiletruimte. 18°C
  • Douche- en/of badruimte. 22°C
  • Inpandige bergruimte. 15°C
  • Ruimten waarin bevriezing kan optreden van aanwezige waterleidingen en waarin een opstelplaats is voor wasapparatuur, cv-ketels en/of sanitair, dienen onder ontwerpcondities vorstvrij (5°C) te zijn. Een enkele waterleiding in een onverwarmde ruimte moet tegen vorst beschermd worden (of door de ruimte te verwarmen of door een zogenaamd thermolint).
  • De berekening van het vermogen dient te geschieden overeenkomstig de ISSO publicatie 517 – Warmteverliesberekening voor woningen en woongebouwen.

Naregeling in de praktijk

Het klinkt eenvoudig om te stellen dat elke ruimte in de woning, onafhankelijk van een andere ruimte in de woning, de warmte moet kunnen krijgen die daar gewenst is (master/master). Toch is het in de praktijk niet altijd even makkelijk om te maken.
Hoe zat het ‘vroeger’ met de cv-ketel (Master/slave) ?
In de woonkamer was een kamerthermostaat geplaatst, zodra de woonkamer op temperatuur was stopte de ketel en de circulatiepomp van de ketel.  Als het dan in de keuken nog te koud was, dan bleef dat zo.
Met een warmtepomp kun je natuurlijk hetzelfde doen, maar dat is niet meer van deze tijd. Immers men wil, anno vandaag de dag, elke ruimte afzonderlijk willen regelen.  Je kunt dit alleen met zone-regeling voor elkaar krijgen. In de betreffende ruimte gaat een klepje open, in aanvoer- of retourleiding,  om warmte te krijgen. Eventueel geeft de betreffende zone via elektronica ook dit sein door aan de warmtepomp.

 

Waar zit de moeilijkheid ?

De levensduur van een warmtepomp (compressor) is sterk afhankelijk van het aantal start- en stops. Hoe minder start- en stops hoe beter voor het toestel. De ISSO voorziet, mede hierom, al lange tijd in de stelregel: dat als een warmtepomp aangaat deze minimaal 10 minuten aan moet kunnen blijven. De meeste warmtepompen zijn tegenwoordig modulerend d.m.v. een inverter. Het modulatie bereik van de compressor is echter niet van 0 tot 100%,  maar vaak van 25 tot 100%.  De complexiteit maakt het haast onmogelijk om van 0 tot 100% te kunnen. Dat betekent dat een warmtepomp van bijvoorbeeld 8 kW, een minimum vermogen kent van (25%) 2 kW (2000 Watt). Stel nu, om een voorbeeld te geven, dat de toilet warmte wil hebben en dit laat weten aan de warmtepomp, terwijl de overige ruimte geen warmte willen. Dan ontstaat er meteen een probleem.  De toilet heeft bijvoorbeeld maar 100 Watt nodig en de warmtepomp kan niet verder terug dan 2000 Watt. De warmtepomp kan haar vermogen op dat moment niet kwijt aan de installatie waardoor deze meteen weer uitgaat. 
Er zijn handigheidjes te verzinnen door bijvoorbeeld op dat moment ook de kamer ongevraagd warmte te geven, maar zo is het niet bedoeld. 

De enige juiste manier om dit op te lossen is het plaatsen van een buffer, dit kan in serie of parallel met het afgifte systeem. Bij een modulerende warmtepomp is de stelregel minimaal vermogen x 25 liter is bufferinhoud. In dit voorbeeld dus 2 kW x 25 liter = 50 liter.  Dit maakt dat de warmtepomp de vereiste 10 minuten haar warmte kan afleveren. De warmte die teveel is wordt dan tijdelijk in de buffer opgeslagen. Zodra een groep weer vragend wordt, krijgt deze meteen die warmte uit de buffer aangeboden.  In de praktijk wordt helaas nog teveel gesteld ‘er is geen plaats voor een buffervat in de woning’ waardoor de installateur zich in bochten gaat wringen en dan toch maar zonder doet.  Dat is bijzonder jammer voor de levensduur van de warmtepomp.

In een goede master/master regeling ontkom je niet aan het toepassen van een buffervat.
 

Master-slave regeling, het begrip.

Je zou deze term haast niet meer willen gebruiken anno 2021.  Echter, de term is inmiddels zo ingeburgerd dat deze niet meer is weg te denken. In de installatiewereld wordt deze term bijvoorbeeld gebruikt bij een opstelling van meerdere ketels of warmtepompen die aan elkaar zijn gekoppeld (cascade schakeling). Een toestel is dan de master en deze stuurt de andere aan als het nodig is. In een desktop-computer: bij meerdere harde schijven, wordt een schijf de master en de andere worden slave.  Je hebt dus een 'baas en volgers'.

Steeds vaker zien we de benaming 'master-slave' ook terugkomen om uit te leggen wie in een gebouw de verwarming of koeling, onder welke voorwaarden, aanstuurt.  In het 'programma van eisen', voor de bouw van een woning, zien we steeds vaker dat de installatie moet zijn voorzien van een master/master of semi-master/master systeem. Ook instanties als Woningborg en SWK stellen, indien ze van toepassing zijn, als eis dat nieuwbouwwoningen moeten worden voorzien van een Master/Master systeem.

 

Zoneregeling.

Elk vertrek in een gebouw kan aangeven of het warmte (of koude in de zomer) wil ontvangen. Een thermostatischekraan, ruimte-thermostaat of ruimtesensor stuurt, bij energie vraag, de (motorgestuurde) afsluiters in dat vertrek open. Dit systeem is bij de installateur bekend als 'zoneregeling'. Elke zone in een gebouw wordt apart geregeld door een afzonderlijke temperatuuropnemer in die zone.

 

Master/slave regeling bij een warmtepompinstallatie.

master/slave regeling in woning met warmtepomp

  • Heatpump master-slave operation.

In de woning hangt een aan-uit ruimtethermostaat (kamerthermostaat) welke de warmtepomp aanstuurt voor verwarming (of koeling in de zomer). Het afgiftesysteem krijgt alleen warmte (of koude) als de kamerthermostaat of kamersensor dit nodig acht. Stel dat de woonkamer, waar de kamerthermostaat hangt, op temperatuur is; Dan schakelt de thermostaat de warmtepomp af. Als er op dat moment in een andere ruimte (keuken, slaapkamer, etc.) nog behoefte is aan warmte in de winter of koude in de zomer,  krijgt die ruimte dit niet meer van de warmtepomp aangeboden.  Ook al zitten er in de andere vertrekken thermostatische ventielen op het afgiftesysteem, als de kamerthermostaat (master) besluit om geen energie meer te leveren (omdat het in de kamer op temperatuur is) ontvangen andere vragers geen warmte of koude meer. Dit noemen we Master-Slave regeling.  (Voor warmtepomp kunt u ook 'cv-ketel' of 'energieopwekker' lezen).
Het afgiftesysteem in de woonkamer (referentieruimte) wordt niet nageregeld en is altijd open, dit om de minimale systeeminhoud van de warmtepomp te garanderen. De inhoud van die groep moet uiteraard voldoende groot zijn.

Het geniet de voorkeur, voor het beste rendement, dat de warmtepomp weersafhankelijk is geregeld. Als het toestel aan is, biedt het een op buitentemperatuur berekende aanvoertemperatuur naar de woning.

In een master/slave regeling zijn er groepen (kringen) in het gebouw zonder naregeling.

Semi-master/master, met bewaking van minimale systeeminhoud.

semi master master warmtepomp regeling woning

  • Semi-Master/Master heatpump operation with Minimal Water Volume Control

Een warmtepomp heeft een minimale systeeminhoud (hoeveelheid water in de installatie) nodig om goed te kunnen functioneren. In een controller wordt de systeeminhoud van elke zone (kring, groep) ingevoerd. Stel dat de warmtepomp een minimale systeeminhoud nodig heeft van 40 liter water. Dan stuurt de 'controller' pas de warmtepomp aan op het moment dat de vragende kringen bij elkaar opgeteld deze inhoud hebben. Dat betekent in de praktijk bijvoorbeeld dat de toiletruimte pas warmte krijgt als ook een ander vertrek warmte vraagt. Als geen enkel vertrek warmte (of koude in de zomer) vraagt, schakelt de controller de warmtepomp uit.   Bij voorkeur, voor het beste rendement, werkt de controller of warmtepomp weersafhankelijk. Tevens moet de controller voorzien zijn van een anti-pendel systeem om het aantal start-stops te beperken.

In een semi-master/slave situatie is er in alle vertrekken naregeling maar moet er een combinatie van vragende groepen zijn, of worden gecreëerd, om energie te ontvangen. 

 

Master/master, met schakelbuffer en regelaar.

Master/master warmtepomp opstelling woning met controller en schakelbuffer

  • Master/master heatpump operation with serial-buffer and controller

Zodra een van de vertrekken (kringen, zones) in de woning warmte (of koude in de zomer) vraagt, stuurt de controller de warmtepomp aan. In de installatie is een buffervat in serie geplaatst (schakelbuffer).
Minimaal benodigde systeem inhoud warmtepomp minus systeeminhoud van de kleinste kring = bufferinhoud.
Bij voorkeur, voor het beste rendement, werkt de controller of warmtepomp weersafhankelijk.
Er is geen bypass (overstroomventiel) nodig. Immers de warmtepomp wordt alleen aangestuurd als er een kring open is.

In een master/master situatie kan elke ruimte de energie vragen en ontvangen die ze nodig heeft.

 

Master/slave, weersafhankelijk met ruimtecompensatie.

master slave warmtepomp opstelling weersafhankelijk met ruimtecompensatie

  • Master/slave, weather compensated (WeCo) heatpump operation with roomtemperature-compensation.

De warmtepomp bepaalt op basis van buitentemperatuur de benodigde aanvoertemperatuur naar het afgiftesysteem. Als in het hoofdvertrek (veelal is de woonkamer de zgn. referentieruimte) de temperatuur te laag is, wordt de berekende aanvoertemperatuur omhoog bijgesteld. Wordt het hoofdvertrek te warm, dan zal de berekende aanvoertemperatuur omlaag worden bijgesteld (gecompenseerd).
De warmtepomp blijft aan totdat de berekende aanvoertemperatuur bereikt is.  Op deze manier krijgen de andere ruimten nog steeds warmte, indien ze dat nodig hebben.  Immers als daar een groep open loopt komt er koude retourtemperatuur uit die groep in het systeem en zal de warmtepomp weer aangaan. Wel met een aanvoertemperatuur die mede bepaalt is door de referentieruimte waar de compensatiesensor hangt (sensor in de woonkamer bijvoorbeeld).  Om deze reden noemen we dit toch een Master/Slave regeling. De hoofdgroep (kring/zone), waar de sensor hangt, is niet nageregeld. Op die manier is de minimale systeeminhoud van de installatie, mits de hoofdruimte groot genoeg is, steeds gegarandeerd.

In een master/slave regeling zijn er groepen (kringen) in het gebouw zonder naregeling.

 

Master/master, weersafhankelijk met parallelbuffer (onze voorkeur).

master master warmtepomp regeling met parallelbuffer

  • Master/Master, weather compensated (WeCo) heatpump operation with parallelbuffer.

De warmtepomp levert op basis van buitentemperatuur (weersafhankelijk) precies genoeg warmte in de winter (koude in de zomer). Om aan de minimale systeeminhoud te voldoen is een parallelbuffer gemonteerd. De warmtepomp houdt deze buffer weersafhankelijk op 'stooklijn' temperatuur. Zodra een zone (groep,kring) warmte vraagt en dus open gaat, toert de zichzelf regelende cv-circulatiepomp op en krijgt de zone deze warmte aangeboden. Hierdoor koelt de buffer af waardoor de warmtepomp weer aan zal gaan. Elke ruimte krijgt dus de energie die daar nodig is, zoals bedoeld in de door Woningborg gestelde eisen.

 

Inhoud van het buffervat:
Bij een aan-uit warmtepomp maximaal capaciteit (in kW) x 20 liter.
Bij een modulerende warmtepomp minimaal (voor de compressor kleinstmogelijke) capaciteit (in kW) x 25 liter.

Noot: In plaats van een parallelbuffer kan ook een schakelbuffer (buffer in serie) worden toegepast, er is dan wel een goedwerkende bypass (overstroomventiel) nodig om het water-circulatie-debiet (flow) te garanderen. Dit is vaak lastig om goed in te kunnen regelen. Een drukgestuurde circulatiepomp wil juist aftoeren bij teveel tegendruk, waardoor de bypass mogelijk weer sluit. Vandaar onze voorkeur voor een parallelbuffer, de warmtepomp is dan onafhankelijk van het afgiftesysteem, dit zorgt voor zorgeloos en lang warmtepomp plezier.

Bij een modulerende compressor gaan we dus uit van 25 liter in plaats van 20 liter per kW.  Dit heeft te maken met de tijdsfactor die nodig is om van 100% terug te toeren naar minimaal capaciteit. Een groep kan namelijk ook dichtlopen als de warmtepomp op 100% vermogen draait (wintersituatie) en naargelang de elektronische regeling is er dan een bepaalde tijd nodig om terug te gaan naar een lager vermogen, vandaar dit verschil.  20 liter gaat uit van een Delta T van 7 ºC en 10 minuten looptijd.

 

In een master/master situatie kan elke ruimte de energie vragen en ontvangen die ze nodig heeft.

 

warmtepomp ruimteregeling per vertrek

foto: Naregeling per vertrek wordt steeds aantrekkelijker en moderner gemaakt.

Weersafhankelijke regeling warmtepomp

  • Weather Compensation Control

De weersafhankelijkeregeling bestaat al heel lang: reeds in de jaren 60 van de vorige eeuw werd er al weersafhankelijk voor- en nageregeld in grote verwarmingsinstallaties zoals scholen, ziekenhuizen, fabrieken, kantoorpanden, enz.  Alleen de helling en daarbij horende cijfers 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 vroeger bijvoorbeeld van 90 °C in de winter tot 70 °C in  voor- en naseizoen.


Juist bij warmtepompen wordt gelukkig heel vaak gebruik gemaakt van een weersafhankelijkeregeling.
Hoe meer en hoe dikker de slang die als vloerverwarming in de vloer wordt aangebracht, hoe lager de aanvoertemperatuur kan blijven om het gebouw te kunnen verwarmen. En hoe lager de temperatuur van de aanvoer kan zijn, hoe gunstiger het rendement van de warmtepomp.  Immers het rendement wordt grotendeels bepaald door het verschil van brontemperatuur en doeltemperatuur.  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 warmteopwekker (warmtepomp) precies biedt wat in het gebouw, bij de dan heersende buitentemperatuur, 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 36 °C wordt en bij + 10 °C buitentemperatuur 27 °C.  Hoe minder koud het buiten is, hoe minder hoog de aanvoertemperatuur 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 (SPF), pakt dan positief uit dankzij de weersafhankelijke-regeling van het toestel.

 

Omdat de WA-regeling op basis van een stooklijn meestal als een voorregeling wordt ingezet, moet u (in die situatie) voor ieder vertrek een naregeling opnemen. Bijvoorbeeld in de vorm van thermostatische afsluiters.  Het kan immers zijn dat in elk vertrek andere invloeden zijn die het vertrek bijvoorbeeld te warm maken. Bijvoorbeeld zon door de ramen, computers die draaien, tv en lampen welke warmte uitstralen, enz.  Voor een optimaal klimaat is na-regeling dus aanbevolen.

Attentie: Als alles is nageregeld ontstaat wel de kans dat de 'stooklijn' te hoog is ingesteld. Te veel aan warmte wordt immers afgesloten door de naregeling. Begin dus met een 'lage stooklijnhelling' te werken. Blijkt later dat sommige vertrekken onvoldoende warmte krijgen, dan stelt u deze iets omhoog bij. Net zolang tot het kloppend is.


 

Aanvullende informatie voor de liefhebber:

Uitleg m.b.t. de pompgrafiek van een circulatiepomp (in de warmtepomp).

Stel dat het gewenste vermogen van een warmtepomp 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 op 100 % capaciteit en genoemde flow circa 65 kPa aan weerstand kan overbruggen met circa 58 Watt verbruik.
We zien ook dat deze pomp op 60 % capaciteit en genoemde flow circa 20 kPa aan weerstand kan overbruggen en op dat moment circa 18 Watt verbruikt.

Het is dus zaak om de leidingdiameters niet te klein te kiezen en bochten ruim te houden, dat geeft immers minder weerstand in de installatie (kPa).  Hierdoor draait de pomp zuiniger in gebruik.

 

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 gehele 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 2 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 circulatiepomp regelen in toerental op basis van een delta T (of P (druk)) regeling. De warmtepomp kan de circulatiepomp precies terug toeren tot  een delta T van 7°C. Elke kring (zone / groep)  krijgt dan 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 (liter/sec.) wat er doorheen moet. Ook van hulpstukken zoals bochten, knie, t-stuk, etc. zijn deze gegevens bekend. Het installatiebedrijf 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 grootste weerstand het meest de pomp.  Leidingen in serie moeten uiteraard wel worden opgeteld. (Opvoerhoogte is de weerstand in kPa welke een pomp kan overbruggen, soms wordt dit ook uitgedrukt in een drukverschil (bar) over de pomp.


In de praktijk wordt de vloerverwarming vaak uitbesteed aan een gespecialiseerd bedrijf.  Dit bedrijf maakt dan per ruimte een legplan met type slang, leidingdiameter en leidinglengte.  Alsmede worden de verdelers berekend (daar waar de slangen bij elkaar komen en worden verdeeld over groepen). Deze specialist vermeldt in het legplan de weerstand (kPa) en het benodige debiet in liters per seconde. 

 

Passief of Actief Koelen regeling:

  • Om bij toepassing van passieve of actieve koeling condensatie te voorkomen wordt geadviseerd bij vloer- en wandverwarming de aanvoertemperatuur te begrenzen tot een minimale temperatuur van 18 ºC,  dit is mede afhankelijk van de relatieve vochtigheid in de kamer.
  • Bij toepassing van koeling dient het afgiftesysteem ook geregeld te worden voor koeling. De zoneregeling moet weten of er gekoeld of verwarmd gaat worden.  Immers tijdens koelen in de zomer moeten de klepjes open als het te warm is (om het koelwater binnen te laten) en tijdens verwarmen in de winter gaan de klepjes dicht als het te warm is. Vanuit de warmtepomp is normaal gesproken een signaal (potentiaal vrij) beschikbaar als melding naar de zoneregeling: zodat deze weet in welk programma de warmtepomp draait.
  • De vloerverwarming in de badkamer wordt, tijdens het koelen van de woning, afgesloten. In de badkamer wordt niet gekoeld (i.v.m. condensatie).
  • De omschakeling van verwarmen naar koelen kan als regel:
    - automatisch op basis van gemeten binnen- en/of buitentemperatuur;
    of handmatig door de bewoner middels een schakelaar of bediening van het menu van de warmtepomp.
Go to top

logo© Warmtepomp-tips.nl, dinsdag 21 september 2021

Pagina: - Warmtepomp master-master-slave weersafhankelijk inregelen
Tags:Master, slave, warmepomp, weersafhankelijk, regeling, pompgrafiek, na-regelen.
Beschrijving: We spreken van een Master/Master verwarmingssysteem als elke ruimte de energie kan krijgen die ze nodig heeft; Onafhankelijk van andere ruimtes in het gebouw.