De Ventilatielucht/water warmtepomp

Intro:

Een ventilatielucht warmtepomp is een innovatieve technologie die steeds populairder wordt in de wereld van verwarming en koeling van huizen en gebouwen. Het is een duurzame en energiezuinige oplossing die gebruik maakt van de warmte die in de ventilatielucht aanwezig is om het huis te verwarmen.

De werking van een ventilatielucht warmtepomp is vrij eenvoudig. Het apparaat haalt warmte (energie) uit de lucht die wordt afgevoerd door de ventilatie van het huis. Deze warmte wordt vervolgens gebruikt om het water in het verwarmingssysteem op te warmen. Het opgewarmde water wordt vervolgens door het huis gepompt (vloerverwarming / radiatoren) om de kamers te verwarmen en kan daarnaast ook worden ingezet om het tapwater te verwarmen. 

Omdat het apparaat gebruik maakt van natuurlijke warmtebronnen, is er geen sprake van schadelijke uitstoot van gassen of andere vervuilende stoffen. Dit maakt het een ideale oplossing voor mensen die zich zorgen maken over het milieu en hun ecologische voetafdruk willen verkleinen.

Een ventilatielucht-warmtepomp is een betrouwbare en duurzame oplossing. Het apparaat is ontworpen om lang mee te gaan en vereist weinig onderhoud. Dit betekent dat het een investering is die zichzelf op de lange termijn kan terugverdienen. Kortom, een ventilatielucht warmtepomp is een slimme en duurzame oplossing voor het verwarmen van huizen en gebouwen. Het is een investering die niet alleen kan helpen om de energierekening te verlagen, maar ook om de ecologische voetafdruk te verkleinen en bij te dragen aan een betere toekomst voor onze planeet.

Een ventilatielucht warmtepomp maakt dus gebruik van, de naam zegt het natuurlijk al, ventilatielucht als bron voor de warmtepomp.

In elke woning moet voldoende ventilatie zijn, zeker nu we de woningen kierdicht aan het maken zijn. Het is dus nodig dat dagelijks voldoende verse lucht in onze woning wordt binnengebracht om vochtproblemen en hieraan gerelateerde gezondheidsproblemen te voorkomen.

Als er verse lucht binnen moet komen, betekent dat natuurlijk ook dat er ‘minder verse’ lucht moet worden afgevoerd. Immers anders wordt ons huis een ‘ballon’ met overdruk.

Als u mechanische ventilatie heeft wordt door middel van een ventilator box (meestal hangt deze op zolder) lucht uit uw woning aangezogen en naar buiten afgevoerd. Omdat er onderdruk in uw woning ontstaat komt op dat zelfde moment verse lucht van buiten uw woning binnen. Meestal door roosters in een raam. Maar dat kunnen ook muurroosters zijn.

In plaats van de warme lucht 'weg te gooien' gebruikt u hem.

De lucht uit uw woning van 20°C verdwijnt dus zomaar naar buiten (tenzij u een WTW heeft) , en in de winter komt koude lucht uw woning binnen.
We kunnen er ook voor kiezen om de lucht die uit de woning komt te gebruiken. Er is namelijk energie uit te halen. Als de transmissie van de woning rond de 4,5 kW is (een kleinere goed geïsoleerde woning) is met een goed rendement de woning te verwarmen met een ventilatielucht warmtepomp.

In de praktijk zien we dat dit type toestel toegepast wordt in woningen tot ongeveer zo’n 5 kW transmissie.  Anders gezegd bij woningen van maximaal 100 m² vloeroppervlak GO  met een isolatie waarde van RC5 of beter.  Dat zijn woningen van na 2010, of oudere woningen die zgoed zijn na-geïsoleerd.
Vaak zit in of buiten de ventilatielucht-warmtepomp ook een elektrisch element. Dit kan ingezet worden om op zeer koude dagen te helpen (bij -10°C  buiten) maar ook voor desinfectie van de boiler.

Afbeelding: Een voorbeeld opstelling van een ventilatielucht/water warmtepomp.
De ventilatielucht/water warmtepomp is voor goed geïsoleerde kleinere woningen prima toe te passen.

Waarom wordt een ventilatielucht/water warmtepomp niet toegepast in grotere woningen?

Dat is eigenlijk vrij eenvoudig te verklaren: In de afgezogen ventilatielucht zit energie, die energie gebruiken we om de warmtepomp te voeden aan de bronzijde.  Om voldoende energie te hebben moet er dus ook voldoende worden afgezogen. Als je netjes aan de norm voldoet m.b.t. het afzuigen van lucht in een woning, kun je er net genoeg energie uit winnen om een transmissie tot 4,5 kW redelijk te dekken.   Zou je meer vermogen nodig hebben voor je woning, dan moet er ook meer lucht worden afgezogen uit de woning, maar daar waar je lucht afzuigt moet ook weer lucht de woning binnenkomen. In de winter komt er koude lucht de woning binnen en die moet ook weer worden verwarmt tot 20°C woning temperatuur.  Meer lucht aanzuigen betekend dus meer lucht verwarmen in de woning. En boven de 4,5 kW transmissie loopt die verhouding scheef. Dan haal je te veel koude lucht naar binnen die je vervolgens ook weer moet verwarmen, dan behaal je op dat moment niet meer het beoogde gunstig rendement. Vandaar dus alleen een toepassing in goed geïsoleerde woningen tot zo’n 100 m² gebruiksoppervlak.

Het rendement van een ventilatielucht/water warmtepomp

Het jaarrendement SPF voor verwarming zit rond de 175% , of wel in SCOP uitgedrukt rond de 4,3
Voor tapwater is het SPF rond de 110%, of wel in SCOP uitgedrukt 2,75, een voor tapwater productie normaal rendement.

Lees de productspecificatie van het door u beoogde model er op na.

Voor- en nadelen van een ventilatielucht/water warmtepomp

Voordelen

• U gebruikt de verwarmde ventilatielucht nuttig, voor deze verdwijnt.
• Er hoeft buiten geen bron geboord te worden en er is ook geen buiten-unit nodig.
• In combi uitvoering, met tapwater onder een mantel, is een toestel redelijk compact op te stellen
• Beter rendement dan elektrische boiler, elektrische ketel  of gasketel
• Van het gas af en klaar voor de All Electric toekomst
• Minder energiekosten dan bij aardgas
• Vervangt meteen de ventilatiebox
• Met PV panelen kunt u geheel of gedeeltelijk het verbruik van stoom afdekken

Nadelen:

• Minder goed rendement dan bij een warmtepomp op bodem energie
• Vaak geen actieve koeling mogelijk, meestal wel koeling d.m.v. nachtventilatie (als de nachten nog koud zijn).
• Geluid van warmtepomp binnen in huis (zorg voor goede opstelling, dan ervaart u geen last)
• Naar gelang de woning moet u een maal per twee maanden het luchtfilter reinigen (of vervangen)

Ventilatielucht/water warmtepomp met balans ventilatie

Ook als je nu balans ventilatie hebt, ook wel een WTW of kruiswisselaar genoemd, kun je kiezen voor een ventilatielucht/water warmtepomp. Ook hier geld dat het toe te passen is in woningen van maximaal 100 m² vloeroppervlak GO  met een isolatie waarde van RC5 of beter.  Dat zijn woningen van na 2010, of oudere woningen die zeer goed zijn na-geïsoleerd.

Let op ! Je WTW unit zelf wordt dan vervangen door deze warmtepomp. Je kunt immers de energie uit ventilatielucht maar 1x goed gebruiken (Een goede WTW blaast zo maar net boven de buitentemperatuur zijn lucht uit). 

Toch wordt er heel soms in de praktijk gekozen om de uitlaatlucht naar buiten, vanaf de WTW, te gebruiken voor een ventilatielucht-warmtepomp. Die temperatuur zit ongeveer 2 ºC boven de buitentemperatuur. In de praktijk zien we echter dat dit nagenoeg altijd fout gaat.  Je krijgt dan te maken met meerdere ventilatoren die elkaar gaan beïnvloeden. Die van de WTW en die van de Ventilatielucht-warmtepomp. Al snel raakt dan de 'balans ventilatie'  in onbalans.  Op de markt zijn wel gecombineerde toestellen te koop, WTW en warmtepomp die elkaar kunnen ondersteunen. De temperatuur die de warmtepomp krijgt ligt dan ook zo'n 2 ºC boven de buitentemperatuur, dus net iets beter dan alleen buitenlucht. In dat toestel staan er dan geen 2 ventilatoren achter elkaar geschakeld, maar zorgt de 'afzuig ventilator'  ook voor stroming over de verdamper van de ventilatieluchtwarmtepomp. Waardoor een juiste balansafstelling wel mogelijk is. 

Een WTW unit is een unit waarbij de lucht die de woning uitgaat, middels een wisselaar wordt gekruist met de lucht die de woning inkomt. De lucht zelf komt niet met elkaar in aanraking, maar middels een systeem zit als het waren het kanaal uit tegen het kanaal in .  Hierdoor draagt de afgezogen lucht van 20ºC uit de woning warmte af aan de koudere lucht van buiten die binnenkomt in de woning.  We noemen dat balans ventilatie omdat er net zoveel lucht binnen moet komen als er uit gaat natuurlijk.

Een dergelijk systeem, welke dan de WTW vervangt,  is ook te bedenken met een ventilatielucht-water warmtepomp:

De warmte die de warmtepomp aanmaakt wordt gevoerd over een wisselaar waardoor de koude lucht van buiten naar binnenkomt. De temperatuur in het inblaaskanaal wordt gemeten en een klepje zorgt ervoor dat er precies genoeg warmte is om de lucht op bijvoorbeeld 19ºC naar binnen te laten komen.  In het kanaal doet het dan ook nog wat warmte op van de woning.

De ventilatoren verplaatsen beide dezelfde hoeveelheid lucht.  Ze lopen 'synchroon' met elkaar. In deze installatie is de
woning dus potdicht en zitten er ook geen roosters meer in de ramen.  Verse lucht komt door kanalen naar binnen.

Je ziet in het plaatje dat de aanvoer van warm systeem water nog voor de driewegklep zit. Zowel tijdens tapwater-bedrijf als verwarmingsbedrijf kan de inkomende lucht warm worden gemaakt.

Plaatje: beide systemen naast elkaar.  Warmtepomp-tips.nl

Het vermogen wat je uit ventilatielucht kan halen. 

Deze formule komt u vaak tegen en is correct natuurlijk.    Q = m x c x delta T

• Q is energie, uitgedrukt in kilojoule (kJ). Gewoonlijk gebruiken we kilowattuur (kWh) als eenheid. Het verschil is 3600 secon-den. Voor deze berekening is het vermogen dat met lucht verwarmd of gekoeld kan worden belangrijk. Om van de energie naar het vermogen te gaan mogen we delen door de tijd (3600 seconden). Kilowattuur wordt zo Kilowatt (kW). De letter Q wordt hierbij dan ook wel een letter P (van ver-mogen). 
• M is de massa van de lucht. Gewoonlijk wordt in luchttech-niek met m³/h gewerkt. Om te weten hoeveel kilogram er in 1 m³ lucht zit hebben we de massadichtheid nodig. Deze is bij kamertemperatuur ongeveer 1,2 kg/m³. Er is wat verschil naargelang de relatieve vochtigheid en de temperatuur van de lucht, maar voor deze simpele berekening is 1,2 kg/m³ voldoende nauwkeurig. Voor een luchtdebiet van bijvoor-beeld 100 m³/h is het massadebiet dan 120 kg /h of 100 m³/h x 1,2 kg/m³.
• C is is de soortelijke warmte van de lucht. Dit getal geeft aan hoeveel warmte in lucht opgenomen kan worden. De c-waarde van lucht is 1,005 kJ / (kg . Kelvin). De c-waarde van lucht blijft vrijwel hetzelfde wanneer de druk niet wijzigt en wanneer de temperatuur niet heel erg hoog of laag wordt.
• Delta T is het  temperatuurverschil. Dit getal (in Kelvin) geeft aan hoeveel de lucht gekoeld of verwarmd wordt.

Dit betreft echter alleen de zgn. ‘voelbare warmte’ 

Als we alleen ’n paar graden verwarmen of koelen volstaat deze formule als uitgangspunt.

Latente warmte

Bij een ventilatielucht warmtepomp blijft het niet bij deze ‘voelbare warmte’, maar kunnen we ook energie winnen uit ‘latente energie’, hoe zit dat:

Lucht van een bepaalde temperatuur kan maximaal een aantal grammen waterdamp bevatten. In de maximale toestand noemen we de lucht verzadigd en is de relatieve luchtvochtigheid (RV )100%. Meer waterdamp kan de lucht niet vasthouden.  Als we lucht gaan afkoelen, kan er minder waterdamp in zitten.   Als we dus ventilatielucht van bijvoorbeeld 20 °C  en een RV van 50% afkoelen in temperatuur neemt de Relatieve Vochtigheid in de lucht procentsgewijs toe tot deze uiteindelijk 100% is.  Op dat moment kan de lucht niet meer vocht bevatten en komt deze vrij,  dit uit zich door ‘condenseren’.  Er komt dus vocht uit de lucht en het interessante is dat bij dit ‘condenseren’ energie vrijkomt.   Als we tot bijvoorbeeld -5 °C gaan met afkoeling van de lucht, winnen we dus 'voelbare' en 'latente' energie uit ventilatielucht.  Deze Joule's komen bij elkaar en (omgerekend naar kW) komt de bijdragen van de latente energie in dit proces dus gunstig uit.  
 

(Denk ook aan het verhaal van de HR-ketel die alleen maar HR is, als er gebruik wordt gemaakt van de ‘condensatie energie’.)
(Bij condenseren komt energie vrij, om te kunnen verdampen moet energie worden toegevoegd). 

Een voorbeeld:

Stel dat we 100 m³ lucht ventileren.
Voelbare energie bij een delta T van 25 k  (20 °C  in,  – 5°C uit)
Dan nemen we deze formule: 

100 m³/h  (delen door 3600 seconden) =  0,02777 m³/s = qv

Onder de streep komt:
p x c x delta T
1,29 x 1005 x 25 = 32411,25
 

Als we dit vervolgens  x qv doen krijgen we Watt =  900 Watt aan’ gewonnen voelbare’ energie.
Als we ook zouden kijken naar de gewonnen latente energie, bijvoorbeeld 1300 Watt.

Dan hebben we nu dus 1300 + 900 = 2200 Watt (2,2 kW) uit de bron 'ventilatielucht' gewonnen. 

Als we daar het compressorvermogen bij optellen, krijgen we de hoeveelheid afgegeven energie. 
Stel dat de compressor 1 kW is,  dan hebben we dus 2,2 + 1 =  3,2 kW afgegeven.

Het COP is dan  afgegeven 3,2 :  toegevoegd 1 = 3,2 !

Luchtkwaliteit: plaats van de instroomopening en uitmonding bij ventilatie

Er gelden eisen aan de kwaliteit van de lucht bij ventilatie en aan de invoer en afvoer van lucht. Er kunnen gezondheidsklachten ontstaan doordat ventilatielucht wordt vervuild door rookgasafvoer of de afvoer van ventilatielucht. Daarom stelt het Besluit bouwwerken leefomgeving (Bbl) eisen aan de verdunningsfactor.

Verdunningsfactor

De verdunningsfactor wordt berekend uit de afstand tussen de uitmonding van een ventilatie- of rookgasafvoer en de inlaat van de ventilatietoevoervoorzieningen. Volgens het Bbl mag de verdunningsfactor bij een ventilatievoorziening niet meer bedragen dan 0,01, bepaald volgens NEN 1087. Dat betekent dat niet meer dan 1% van de verontreinigde binnenlucht of rook terechtkomt in een toevoervoorziening van verse lucht.

Instroom- en uitstroomopeningen

Bij de bepaling van de verdunningsfactor blijven afvoervoorzieningen en belemmeringen buiten het bouwwerkperceel buiten beschouwing (artikel 4.126 lid 1 Bbl). Uit NEN 1087 volgt wat in een specifiek geval de minimale afstand tussen een uit- en een instroomopening moet zijn om aan de in het eerste lid bedoelde verdunningsfactor te voldoen. Om te waarborgen dat belendingen het functioneren van een voorziening niet belemmeren, moeten de instroom- en uitstroomopening in de gevel minimaal 2 meter van de perceelsgrens liggen. Meten van deze afstand gebeurt loodrecht op de gevel of het dak waarin de voorziening is gelegen. Als het bouwwerkperceel grenst aan een openbare weg, openbaar water of openbaar groen, wordt die afstand aangehouden tot het hart van die weg, dat water of groen.

Bij een uitstroomopening in de achtergevel gaat het om de haaks op die achtergevel gelegen afstand. De afstand van die uitstroomopening in de achtergevel ten opzichte van de zijgevel is niet relevant. Soms zijn er op grond van het burenrecht privaatrechtelijk beperkingen aan het daadwerkelijk gebruik van een afvoer, ondanks dat deze aan de eisen van het Bbl voldoet.

Luchtkwaliteit: toevoer van ventilatielucht
De aanvoer van ventilatielucht moet bij nieuwbouw zodanig zijn dat de toegevoerde lucht daadwerkelijk verse lucht is. Daarnaast mag de toegevoerde lucht niet leiden tot een binnenmilieu dat schadelijk is voor de gezondheid. Als hoofdregel geldt dat alle verse lucht voor een verblijfsgebied rechtstreeks van buiten moet komen. De bedoeling is dat de lucht niet eerst in een andere ruimte verbruikt kan zijn. Rechtstreekse toevoer kan ook via een kanalensysteem plaatsvinden.

Voor de woonfunctie en de logiesfunctie geldt een uitzondering. Daar mag ten hoogste 50% van de vereiste capaciteit via een andere ruimte worden aangevoerd. Deze ruimte moet wel tot dezelfde gebruiksfunctie behoren en mag geen gemeenschappelijke ruimte zijn.

Gemeenschappelijke verkeersruimten
Bij een gemeenschappelijke verkeersruimte van een woonfunctie moet bij nieuwbouw de toevoer van ventilatielucht naar een gemeenschappelijke verkeersruimte altijd rechtstreeks van buiten plaatsvinden. De ventilatielucht mag dus niet via een andere ruimte komen.

Luchtkwaliteit: afvoer van binnenlucht
De afvoer van binnenlucht moet zodanig plaatsvinden dat die de luchtkwaliteit in die ruimte of andere ruimten van een gebouw niet beïnvloedt op een wijze die nadelig is voor de gezondheid.

Als hoofdregel geldt: afvoer van binnenlucht gaat altijd rechtstreeks naar buiten bij:

een gemeenschappelijke verkeersruimte van een woonfunctie
een toiletruimte
een badruimte
een opslagruimte voor huishoudelijk afval
een stallingsruimte voor motorvoertuigen
een wegtunnelbuis
Dit staat in artikel 3.71 leden 2 en 3 en 4.128 leden 1, 3 en 4 Bbl. De ventilatielucht mag dus niet via een andere ruimte worden gevoerd. Gebruik van een kanalensysteem dat door andere ruimten loopt, mag wel.

Wegtunnelbuis
De afvoer van binnenlucht van een wegtunnelbuis met een tunnellengte van meer dan 250 m moet rechtstreeks naar buiten plaatsvinden. Dit staat in artikel 3.71 lid 3 en 4.128 lid 4 Bbl. Rechtstreeks naar buiten wil zeggen dat de ventilatielucht niet via een andere ruimte dan de wegtunnelbuis zelf mag. Rechtstreekse afvoer via de tunnelbuismond of van een kanalensysteem dat door andere ruimten loopt mag wel.

Opstelplaats voor een kooktoestel

Voor een verblijfsruimte met een opstelplaats voor een kooktoestel gelden ook eisen. Daar moet minimaal 21 dm³/s van de capaciteit van de afvoer van binnenlucht rechtstreeks naar buiten plaatsvinden. Dit staat in artikel 3.71 lid 4 en 4.128 lid 5 Bbl. Dit is in het algemeen de hoeveelheid lucht die door een afzuigkap wordt afgevoerd. De capaciteit die hierboven uit gaat mag via een andere ruimte worden afgevoerd. Dat mag dan geen ruimte mag zijn waar alle ventilatielucht direct van buiten moet worden aangevoerd.

Spuien

In een gebouw is het soms wenselijk om warme lucht, vocht of verontreinigde lucht snel af te voeren. De normale ventilatie is niet afgestemd op deze tijdelijke verhoogde ventilatiebehoefte. Voor zulke situaties moeten er in de gevel of het dak van een woning, een klaslokaal, of een kinderopvang voldoende beweegbare ramen, luiken of deuren zijn. Bij nieuwbouw moet in iedere verblijfsruimte ten minste één daadwerkelijk te openen raam of deur zijn.

Een spuivoorziening moet een capaciteit hebben van ten minste 3 dm³/s per m2 vloeroppervlakte van een verblijfsruimte. Bij nieuwbouw geldt tevens dat de capaciteit van een spuivoorziening ten minste 6 dm³/s per m² vloeroppervlak van een verblijfsgebied moet hebben. 

Verbouw
Op het verbouwen van een bouwwerk geldt als algemene regel dat de nieuwbouwregels van toepassing zijn. Daarbij geldt, in plaats van het niveau van eisen in die regels, het rechtens verkregen niveau. Tenzij in afdeling 5.3 van het Bbl anders is bepaald.

Bij het installeren van een voorziening voor luchtverversing gelden ook regels. Voor de plaats van een nieuwe uitmonding of toevoeropening geldt het niveau van eisen voor nieuwbouw van de artikelen 4.126 en 4.127 Bbl (artikel 5.15 lid 1 Bbl). Dit is niet van toepassing op het vervangen van een bestaande voorziening. Tenminste als de plaats van de uitmonding bij een voorziening voor afvoer van binnenlucht of toevoeropening bij een voorziening voor toevoer van verse lucht niet wijzigt. Dit staat in artikel 5.15 lid 2 Bbl.

Bij het installeren (vervangen) van een afvoervoorziening voor rookgas geldt voor de plaats van de opening en voor de rookdoorlatendheid het niveau van eisen voor nieuwbouw van de artikelen 4.138 en 4.141 Bbl (artikel 5.16 lid 1 Bbl). Niet alleen de nieuwe rookgasafvoer voor een verwarmingsketel moet aan de nieuwbouweisen voldoen. Dat geldt ook voor een nieuwe rookgasafvoer voor een open haard of houtkachel.

Bij het installeren (vervangen) van een toevoervoorziening voor verbrandingslucht voor een stooktoestel, zoals een kachel of een cv-ketel geldt voor de plaats van de toevoervoorziening van verbrandingslucht het niveau van eisen voor nieuwbouw van artikel 4.139 (artikel 5.16 lid 2 Bbl).

Gaat het om het vervangen van een bestaande voorziening? En wijzigt de plaats van de uitmonding voor de afvoer van rookgas of toevoeropening voor de toevoer van verbrandingslucht niet? Dan geldt het niveau van eisen voor nieuwbouw niet. In die gevallen geldt dus het rechtens verkregen niveau bij het installeren van zo’n afvoer- en zo’n toevoervoorziening (artikel 5.16 lid 3).