Brine/water- en water/water-  warmtepomp

Op deze pagina uitgebreid informatie over de brine/water en water/water warmtepomp, met o.a.:

Wat is het verschil tussen brine/water en water/water ?

Eigenlijk hebben we het, bij een brine/water-warmtepomp  of water/water-warmtepomp, over het zelfde model.

En is er geen verschil aan product en componenten.  Althans bij de meeste  fabrikanten van warmtepompen.

bodem-warmtepompHet verschil zit het eigenlijk in het type bron-vulling wat je gaat gebruiken. Vul je de bron met brine, dan is er spraken van een brine/water-warmtepomp. Brine is een koelvloeistof: een mengsel van antivries (glycol bijvoorbeeld) en water. Bedoeld om te voorkomen dat je bronwater veranderd in ijs. Er zijn verschillende soorten antivries vloeistoffen in de handel om met water te mengen. Propyleenglycol (MPG), Ethyleenglycol (MEG), maar ook vormen zoals bijvoorbeeld bietensap worden in de praktijk gebruikt. Als bron voor een warmtepomp wordt Propleenglycol het meest gebruikt in ons land, maar ook Ethyleen glycol komt voor.

 

Propyleen glycol:

(MPG) Kleurloze, viskeuze en reukloze vloeistof met een zoete smaak, die in alle verhoudingen mengbaar is met water. Het is door het Wordl Health Organization geclassificeerd als niet toxisch (niet giftig) en wordt daarom gebeukt in installaties waar geen giftige stoffen zijn toegestaan zoals in de farmaceutische, drank en voedingsindustrie.


Ethyleen glycol:

(MEG) Dit wordt het meeste gebruikt in de automotive industrie.  De reden, Ze werken efficiënter, dus een kleiner koelsysteem nodig, (doorslag gevend belang in automotive) Het is een kleurloze, reukloze vloeistof met een zoete smaak, die in alle verhoudingen mengbaar is met water. Het wordt tevens als grondstof gebruikt voor Polyester vezels, film en PET (plastic flessen.)


Biologisch afbreekbaar:

Alle koelvloeistoffen en antivries, zowel op ethyleen glycol basis (MEG) als propyleen glycol basis (MPG) zijn geclassificeerd als readily biodegradable of anders gezegd volledig biologisch afbreekbaar of biodegradeerbaar.  

Milieuvriendelijk:

Koelvloeistoffen en antivries op basis van propyleen glycol zijn niet milieuvriendelijker dan producten op ethyleenglycol. De term “milieuvriendelijk” zegt nl. niets over de biologische afbreekbaarheid.

Mens, milie en afval/lozen:

“Oude” koelvloeistof moet worden ingezameld en deskundig worden verwerkt… Het is streng verboden om deze te dumpen of te lozen in het milieu. Het kan ingeleverd worden bij de milieustraat van uw gemeente.

 

En, een logisch vervolg..  we spreken dus van een water/water – warmtepomp als zowel de bron- als afgiftezijde zijn gevuld met water zonder antivries toevoeging.

De (brine) water/water warmtepomp:

Brine water warmtepomp

Energie transport warmtepomp
 

Het principe van de warmtepomp is steeds gelijk, zo ook hier.  Je hebt een bron nodig waar energie kan worden onttrokken, een koudemiddelcircuit dat voor het ‘transport’ zorgt van bron naar afgifte, en een afgifte systeem waar de warmte wordt afgegeven.
Het koudemiddelcircuit bestaat uit een compressor die het gas samenperst, een condensor waar de warmte wordt afgegeven, een expansieventiel die de druk weer vrij laat en de verdamper waar energie wordt onttrokken.  U leest  daarover meer op de pagina ‘werking’.

Tranport van energie in een warmtepomp van bron naar afgifte


Het principe van de warmtepomp is dus steeds gelijk: Verdamper - Compressor - Condensor. Hoe het koudemiddelcircuit er in het echt precies tot in detail uitziet varieert  van fabrikant of type warmtepomp.  Je kunt bijvoorbeeld elektronische expansieventielen hebben en mechanische. Je kunt ook gebruik maken van extra ‘tussen leidinkjes’ of leidingen die je tegen elkaar aan legt voor extra warmte overdracht. Het voert te ver om op deze plaats als die details na te gaan.

 

Het rendement van een warmtepomp

Wat voor de consument belangrijk is, is het SPF ofwel het rendement op jaarbasis gezien. De warmtepomp fabrikant is verplicht deze cijfers bekend te maken samen met het verkregen energielabel.  Hoe hoger het SPF getal hoe beter.

Het SPF kan ook worden uitgedrukt in %.

 

Voorbeeld een warmtepomp kan voor het gemiddeldklimaat (daar valt Nederland onder) een rendement voor verwarming hebben van 200% ,  dan is het SPF:  200 : 40 =  5  (SCOP) of wel COP gemiddeld over een jaar gezien.

 

Het (COP) rendement  = Afgegeven energie : Toegevoegde energie
Bij onderstaand plaatje dus: 5 : 1 = 5 !

 

rendement cop

 

Bronnen voor de (brine) water/water warmtepomp

Bodem energie

Dit type warmtepomp is het meest bekend met als bron Bodem energie.   De bron voor de warmtepomp is dan warmte uit de bodem rondom onze woning. Dit kan met een open of gesloten bron zijn.

Bodem energie is de beste bron die je kunt hebben voor een warmtepomp!

 

Attentie: Een warmtepomp installatie met bodemenergie mag alleen door een erkend BRL- gecertificeerd bedrijf worden gemaakt. Zowel bron, energiecentrale (de warmtepomp installatie) als afgiftesysteem valt daar dan onder.

 

open en gesloten bron installatie warmtepomp

 

 

Gesloten bron voor een warmtepomp

Bij een gesloten bodem bron, worden er gaten in de bodem geboord, in die gaten laat met kunststof buis zakken, soms wel tot 150 meter diep.  De diepte en aantal boringen hangt af van de grondsoort en de grote van de warmtepomp die wordt geplaatst. Hoe groter, in vermogen, de warmtepomp is, des te meer bron is nodig. Doordat het 'bron water' door de buizen wordt gepompt kan het in de bodem energie opnemen van de aarde.

 

het boren van een gesloten bron voor een warmtepomp

 

foto: het boren van een gesloten bron, door via een reservoir waterdruk op het gat te houden tijdens het boren, voorkomt men dat het gat inwendig instort. Als het gat geboord is laat men, middels een gewicht aan het uiteinde, de kunststof bronslang
in het gat zakken, daarna wordt middels een vulling het gat om de buizen heen zorgvuldig dicht gestort. Op die manier kunnen de verschillende bodemlagen niet met elkaar in aanraking komen.

 

 

Open bron voor een warmtepomp

Bij een openbron wordt grondwater omhoog gepompt, daar wordt energie uit onttrokken, en vervolgens wordt het grondwater weer terug gebracht in de bodem.  Zie afbeelding hierboven.  Bij een open bron is dus een extra bronpomp nodig die meestal in de bodem wordt aangebracht. Het grondwater wordt bij voorkeur (soms een eis van de fabrikant) over een tussen warmtewisselaar gepompt, en van die wisselaar naar de warmtepomp is weer een eigen circuit aangebracht. Men wil namelijk het grondwater niet door de verdamper van de warmtepomp hebben. Op deze manier blijft de warmtepomp verschoont van vervuiling.

 

Voor individuele woningen wordt bijna altijd gebruik gemaakt van een gesloten bron. Een gesloten bron vergt namelijk geen onderhoud, terwijl een open bron regelmatig moet worden gereinigd. Door het aanzuigen van water kunnen namelijk de 'gaatjes' in de haalbron verstopt raken.  Om dit op te lossen wordt vaak met een speciale pomp druk gezet op de haal bron zodat van binnenuit de buis weer wordt schoon geperst.  Gebruik voor een individuele woning bij voorkeur een gesloten bron. Helaas zijn ons gevallen bekend waar de openbron installatie later is omgeruild voor een gesloten bron. Vanwege problemen met onderhoud. 


Het rendement van een open bron is wel beter dan bij een gesloten bron.
De temperatuur van een open bron is namelijk nagenoeg heel het seizoen gelijk.  Bijvoorbeeld 10 ºC.  De temperatuur van een gesloten bron kan gedurende het seizoen wijzigen.  Aan het begin van de winter (15ºC bijvoorbeeld) zal deze meestal hoger zijn dan aan het eind van het stook seizoen (3ºC bijvoorbeeld). Door gebruik te maken van passieve koeling, warm je als het ware die bron in de zomer weer op, maak je hem klaar voor de winter.


Een gesloten bron kan naast een verticale bron (boring) ook een horizontale bron zijn. Bij een horizontale bron liggen de kunststof leidingen ongeveer 1 meter onder de grond.  Een horizontale bron zakt meestal eerder in temperatuur, gedurende de winter (bij gelijke meters leiding) , dan een verticale bron. Daarnaast is ook het 'koelvermogen' van een horizontale bron geringer dan bij een verticale bron.


Typische warmtepomp opstelling :

Typische warmtepomp opstelling

 

Bovenstaand plaatje geeft een typische warmtepomp opstelling weer. Een indirectgestookte boiler (geschikt voor een warmtepomp), de warmtepomp zelf, en een parallelbuffer. Een ideale combinatie.

Je kunt namelijk alles precies zo groot kiezen als nodig.

  • De warmtepomp wordt afgestemd op de warmteverliesberekening van de woning (in KW capaciteit opstelling)
  • De boiler wordt afgestemd op het aantal personen en bijbehorend tapwater verbruik in de woning.
  • De buffer wordt afgestemd op het afgifte systeem / na-regeling.

 

Het grote voordeel van bodem energie is 'gratis' passief koelen.

Het grote voordeel van een bron in de bodem is dat je min of meer 'gratis' kan koelen.  De bron in de bodem is immers kouder dan de temperatuur waarmee u wil gaan koelen door het vloerverwarming systeem.

 

Je kunt dus eenvoudig het water uit de bodembron over een platenwisselaar pompen en aan de andere kant van de platenwisselaar je afgifte systeem (water in de vloer) rond pompen. 

 

Passief koelen met een warmtepomp

 

We spreken van passief koelen als er geen compressor kracht nodig is om te koelen. Als we koelen met behulp van de compressor dan noemen we het actief koelen.  Bovenstaand een voorbeeld met een koelwisselaar buiten het toestel.
Er zijn ook warmtepompen met ingebouwde passieve koeling, onderstaand een voorbeeld daarvan.

pasieve koeling warmtepomp

Passief de woning koelen, zonder compressor!

  • De bronpomp (B) pompt koud water door wisselaar (KW) en de bodem
  • Mengklep (MK) zorgt op basis van de aanvoertemperatuur uit (18°C) datprecies genoeg koud bronwater over wisselaar KW gaat. Het niet benodigde bronwater (te veel koude) wordt over de verdamper terug gestuurd naar debodem. De verdamper heeft op dat moment geen functie / compressor is uit.
  • Circulatie pomp ( A) pompt het afgifte water over wisselaar KW (en de condensor).De condensor heeft op dat moment geen functie / compressor is uit.
  • In wisselaar KW loopt aan de ene kant koud water uit de bodem, en aan de anderekant het afgifte systeem wat warmer is (we zijn in koel functie / zomer) Door het temperatuur verschil in de wisselaar van bron en afgifte zal het afgifte systeemaf koelen.

Bovenstaand plaatje laat een 'combi-warmtepomp' zien.  We spreken van een combitoestel, als de warmwatervoorziening onder dezelfde mantel is opgenomen. In het plaatje zie je dus boven de compressorbox een boiler.

 

De regelklep, in beide bovenstaande voorbeelden in de bron getekend, is in dit principe meteen ook de 'winterklep'.

Als er namelijk niet gekoeld wordt is er ook geen flow over de koelwisselaar. Bij een glycolgevulde bron zou theoretisch het bronwater in de winter onder de 0ºC kunnen komen, om te voorkomen dat er ijsvorming in de koelwisselaar komt, of in het stilstaande cv water aan de andere zijde van de wisselaar, gaat de 'koude flow' er in de winter dus niet door.

kelder opstelling warmtepomp

foto: Voorbeeld van een opstelling in de kelder van een woning.

Modulerende warmtepomp met ingebouwde passieve koeling, 500 liter tapwaterboiler geschikt voor de warmtepomp, en een buffervat welke door het moduleren van de compressor vrij klein mag zijn.

 

Er mag niet altijd een bodem bron worden geboord voor een warmtepomp

Dat er niet geboord mag worden kan verschillende redenen hebben. U woont bijvoorbeeld in een waterwingebied, of er zijn al zoveel bronnen gemaakt in uw omgeving dat het niet meer is toegestaan in verband met het elkaar beïnvloeden van de bronnen (interferentie gebied).

 

bodem geschiktheidskaart

 

De overheid beheert een kaart waarop te zien is of er bij u geboord mag worden.

U kunt hier zien of uw gebied speciale eisen heeft:  https://wkotool.nl/

 

Kleine gesloten energiesystemen (<70kW) voor individuele woningen vallen niet onder een vergunningsplicht, ze dienen echter wel te worden geregistreerd bij de overheid, dit loopt via de gemeente of omgevingsloket dat dit voor de gemeente verzorgt.
En het kan dus zijn dat u niet mag boren.  Overigens zal in de praktijk de ‘bronboorder’ deze aanvraag voor u indienen, dit temeer omdat sinds 2015 zijn BRL certificeringscode voor deze aanvraag nodig is.

 

Aandachtspunten bij gesloten bodemenergie bron:

  • Voorkom onderdimensionering van de wamtebron: zorg er absoluut voor dat de warmtebron voldoende vermogen heeft. De warmtebron kan niet snel overgedimensioneerd worden: een grotere capaciteit is bijna altijd gunstig. Een te kleine capaciteit ondermijnt echter de energie-efficiëntie van het systeem en kan voor comfortproblemen zorgen.
  • Zorg voor een goede dimensionering van de bronpompen. Onnodig grote bronpompen (of ventilatoren in geval van lucht als warmtebron) kunnen de energie-efficiëntie van het totale systeem sterk nadelig beïnvloeden.
  • De dimensionering en aanleg dient door een deskundige en ervaren bronleverancier te gebeuren.
  • Zorg ervoor dat de bron beschikt over zowel voldoend piekonttrekkingsvermogen als voldoende gemiddeld onttrekkingsvermogen. Dit laatste houdt in dat de bron de jaarlijks gevraagde warmte kan leveren, zonder dat de gemiddelde brijntemperatuur in de loop van de jaren alsmaar verder gaat gaat dalen (met een groot risico van bevriezing en een slechte energieprestatie tot gevolg), zie de figuur.

bodemenergie bron over 25 jaar

  • Beperk de totale drukval over de warmtewisselaar door de leidingdiameter aan te passen aan het debiet, en/of door een extra boorgat in overweging te nemen.Om de maximale drukval en het aantal boorgaten te beperken is het voorts van
    belang om elk boorgat evenveel te benutten. Bij een verticale bron die uit meerdere collectoren wordt opgebouwd is dus een gelijke verdeling van de belasting over deze verschillende collectoren een belangrijk aandachtspunt. Men kan hiervoor bv. gebruik maken van de Tichelman-aansluiting.
  • Een correcte wijze van terug aanvullen van de anulaire ruimte naast de sondes is in belangrijke mate medebepalend voor het vermogen van de bron. Het terugaanvullen gebeurt best met grind als het een waterrijke bodem betreft of anders door middel van cementering. Doorboorde kleilagen moeten terug afgedicht worden met een mengsel van bentoniet (kleikorrels) om te vermijden dat via het boorgat verschillende waterlagen met elkaar in contact komen.
  • Betreffende de samenstelling van het koelmiddel kan gekozen worden uit meerdere alternatieven die sterk van elkaar verschillen in milieuschadelijkheid en kostprijs. Momenteel zijn 3 producten gebruikelijk: Ethyleenglycol, Propyleenglycol en Bietenderivaat (bietensap).

 

Bodem energie / het rendement m.b.t. de bron – SPF BES / Scop

Een van de vragen die door de gemeente wordt gesteld is de te verwachten SPF-BES : dit is de SPF van het bodemenergiesysteem voor de levering van warmte en koude, het rendement van het bodemenergiesysteem zoals bedoeld in de AMvB Bodem energie.

 
SPF begrippen:  (ISSO 39 open bron / ISSO 72 gesloten bron) :

 

SPF = Seasonal Performance Factor

SPFBES = SPF van het bodem energiesysteem voor de levering van warmte en koude, het rendement

van het bodem energiesysteem zoals bedoeld in de AMvB Bodem energie.

SPFK = SPF van het bodem energiesysteem voor de levering van koude

SPFW  = SPF van het bodem energiesysteem voor de levering van warmte

 

De SPFBES van het bodem energiesysteem wordt berekend door de geleverde hoeveelheid warmte en koude te delen door het energiegebruik van het systeem. In formulevorm ziet de SPFBES er als volgt uit:

bereken SPF bes

QW,BES = de door het bodem energiesysteem aan het gebouw geleverde warmte, in MWh

QK,BES = de door het bodem energiesysteem aan het gebouw geleverde koude, in MWh

EBES = de door het bodem energiesysteem verbruikte elektriciteit, in MWh

GBES = het elektrisch equivalent van de door het bodem energiesysteem verbruikte aardgas, in MWh

Eventuele andere vormen van aandrijf energie zoals restwarmte, dienen te worden omgerekend naar MWh equivalent elektriciteit.

 

Het energiegebruik van alle componenten die onderdeel zijn van het bodemenergiesysteem, dient mee te worden genomen in de bepaling van de SPFBES. Onder het bodemenergiesysteem vallen alle hoofdcomponenten van de energiecentrale (warmtepomp) en de ondergrondse installatie (inclusief pompen en regeltechniek), met uitzondering van hoofdcomponenten die geen energie uit kunnen wisselen met de bodem.

In de ontwerpfase dient de SPFBES te worden berekend op basis van ontwerpuitgangspunten.

Tijdens de exploitatie van het bodem energiesysteem dient de SPFBES te worden berekend en geregistreerd op basis van gemeten waarden. Bij systemen met individuele warmtepompen in woningen mogen metingen worden vervangen door forfaitaire waarden. (Deze vallen buiten de meetplicht ).

Gebruikers van gesloten systemen boven de 70 kW en open systemen boven 10 m³ moeten jaarlijks gegevens over de retour temperatuur en de hoeveelheid benutte warmte en koude opsturen naar het bevoegd gezag.
Het bevoegd gezag kan dus het gebruik van het systeem op afstand  ‘in de gaten houden'. Bij te hoge retour temperaturen is het raadzaam direct te reageren. Wat de energiebalans betreft hebben gebruikers in principe 5 jaar de tijd om aan de balans eisen te voldoen. Als na 2 of 3 jaar een grote onbalans (warmte overschot) wordt geconstateerd zou het bevoegd gezag een signaal af kunnen geven richting gebruiker maar handhavend optreden kan pas na 5 jaar. Bij bodem energiesystemen in afzonderlijke woningen hoeven de retour temperatuur en de hoeveelheid warmte en koude niet te worden gemeten zoals eerder gesteld.

 

De water/water brine/water warmtepomp is geschikt voor vele bronnen.

Hoewel het toestel ontworpen is voor gebruik van bodemenergie, zijn er inmiddels vele bronnen bedacht en in werking voor dit type warmtepomp. Temeer natuurlijk omdat niet overal mag worden geboord.

 

  • PVT panelen als bron voor de warmtepomp;
    Op dak liggen PV panelen (die stroom opwekken bij daglicht) met meteen daaronder thermische panelen. De thermische panelen dienen als bron voor de brine/water-warmtepomp. Het jaar SPF is te vergelijken met dat van lucht/water warmtepompen. Immers de buitenlucht is hier de bron waaruit de panelen energie halen.  Passief koelen is helaas alleen in voor- en najaar in de nacht mogelijk (eigenlijk als de buitentemperatuur lager is dan 17 ºC. De panelen zijn gevuld met een glycol/water mengsel, als het buiten kouder is dan 3 ºC kan het bronwater als kouder zijn dan 0 ºC.
  • Een energiedak als bron voor de warmtepomp:
    Dit is te vergelijken met de PVT panelen, alleen ontbreekt hierbij dan de PV.  Een buizen stelsel kan onder de bitumen dakbedekking worden aangebracht als bron voor de warmtepomp. Maar er zijn ook al kunststof collectoren voor op het dak te monteren die als bron kunnen fungeren.
  • Wamtewinmuren, warmtegevels, warmtepompgevel, er zijn al meerdere namen voor verzonnen. Het werkt eigenlijk net zoals het energiedak. Maar in plaats van in het dak zitten er dan slangen in de gevels van het gebouw. Uit de buitenlucht wordt via deze slangen in de gevels energie onttrokken. Passieve koeling is nagenoeg niet mogelijk. Allen als het buiten kouder is (en dan is er dus weining koelvraag) zou je passief kunnen koelen met deze bron. 
  • Een gesloten collector in oppervlaktewater;
    In een rivier of plas, bij voorkeur met goede waterstroming, wordt een gesloten buizen stelsel aangebracht. Dit kunnen meters leiding op de bodem zijn, maar kan bijvoorbeeld ook een collector zijn in de vorm van een bol. Door het buizenstelsel loopt een water-glycol mengsel wat door de verdamper van de warmtepomp wordt geleid. Uit het oppervlakte water wordt dus energie onttrokken. Passief koelen is mogelijk zolang het oppervlakte water om de leidingen heen kouder is dan 17 ºC.
    Bij voorkeur dus de leidingen wat dieper in het oppervlakte water monteren.
  • Een ijsbuffer:
    In de bodem wordt een grote betonnen bak aangebracht waarin water zit. In die betonnen bak  met water lopen leidingen met een water/glycol vulling. Het water/glycol wordt door de leidingen rond gepompt en in de verdamper van de warmtepomp wordt hieruit energie onttrokken. In de winter kan daarom het water in de betonnen bak bevriezen. Het proces om van water ijs te maken kost veel energie. Om die reden kun je best lang energie onttrekken uit deze bron. De bron kan worden geregenereerd (ontdooien of warm maken van het water in de bak) met regenwater of met thermische collectoren.  Passief koelen is zeer beperkt mogelijk. De bron zal vrij snel worden opgewarmd door de woning.
  • Een ijszak:
    Min of meer vergelijkbaar met de ijsbuffer, maar in plaats van een betonnen bak met water is er nu een zak met water, bijvoorbeeld in de kruipruimte onder de woning. In die zak loopt weer een slangenstelsel van water/glycol. Omdat de zak meestal kleiner is dan een betonnen bak als bij de ijsbuffer, kan minder energie worden onttrokken. Deze is dus bedoeld voor de kleinere woningen.
  • Hekwerken:
    Er zijn ook al vrijstaande woningen gerealiseerd met een hekwerk van holle buizen rondom de woning. De hekwerken zijn 1 meter diep ingegraven in de grond, enerzijds voor de stevigheid anderszijds ook om daar nog wat energie te kunnen onttrekken. Door het hekwerk stroomt een water/glycol mengsel wat door de verdamper van de warmtepomp wordt gevoerd waar en energie uit wordt onttrokken. Passieve koeling is nagenoeg niet mogelijk met dit systeem.

 

warmtepomp bron voorbeelden

Go to top

logo© Warmtepomp-tips.nl, zondag 31 mei 2020

Pagina: - type, brine-water-lucht warmtepomp
Tags:warmtepompen, brine, water, lucht, bodem, bron, energie, boren, boring
Beschrijving: Een brine/water warmtepomp is een vaak toegepaste warmtepomp, naast bodem energie komen er steeds meer mogelijkheden om als bron voor de warmtepomp te gebruiken.