Warmtepomp buffervat / visie 2021

Een goede warmtepompinstallatie is, voor een lange en zorgeloze levensduur van het toestel, voorzien van een buffervat.

  • Als het afgifte systeem niet is nageregeld en altijd geheel open is, kan de warmtepomp  zijn capaciteit kwijt aan de woning en is er geen buffervat nodig. Natuurlijk moet de capaciteit van het toestel wel in overeenstemming zijn met de grootte van het afgiftesysteem.
  • Als het nageregeld afgiftesysteem slim communiceert met de warmtepomp, in een Semi-Master/Master opstelling is er geen buffer nodig. Pas als er voldoende vraag is, en er voldoende groepen openstaan in het systeem, krijgt de warmtepomp vanuit de naregeling een vrijgave tot starten. Deze elektronica heeft dus een bewaking voor de minimaal benodigde systeeminhoud en is ook voorzien van een antipendelsysteem om teveel start-stops te voorkomen. Omdat er soms twee groepen open moeten staan voor de minimale systeeminhoud is het comfort iets minder en wordt het een Semi-Master/master regeling genoemd.
  • Als het nageregeld afgiftesysteem communiceert met de warmtepomp, in een Master/Master opstelling is er vaak nog een klein buffervat nodig. Waterinhoud van de kleinste groep in de woning + bufferinhoud = minimale systeeminhoud (die voor de warmtepomp nodig is). 
  • Als alles is nageregeld, voor het hoogste comfort, is een buffer nodig. Bij voorkeur gebruik je dan een parallel geschakelde buffer, er is dan geen bypass nodig en de installatie is daardoor makkelijker in te regelen. De warmtepomp kan dan min of meer onafhankelijk van het afgiftesysteem in werking blijven, dat geeft een lange zorgeloze levensduur.
  • Bufferinhoud in liter bij een aan-uit warmtepomp = maximale capaciteit in kW x 20 liter.

  • Bufferinhoud in liter bij een modulerende warmtepomp = minimale capaciteit in kW x 25 liter

buffervat in warmtepomp installatie altijd aan te raden

De levensduur van een compressor, het duurste onderdeel in een warmtepomp, is afhankelijk van het aantal start-stops. Hoe minder start-stops hoe langer de compressor mee gaat.  Een buffervat zorgt ervoor dat het aantal start-stops tot een minimum beperkt wordt en de installatie zich rustig gedraagt.

 

Warmtepomp met parallelbuffer

 

Bovenstaand plaatje toont u de beste manier om een buffer aan te sluiten op de warmtepomp.

Een buffer is als het ware een leeg vat, waarin het cv-water (ook wel systeemwater genoemd) zit. Met een buffer bedoelen we dus niet het vat met warmtapwater. Dat vat noemen we in Nederland een boiler (in het Engels Hot Water Tank). In bovenstaand plaatje zit de tapwaterboiler ingebouwd in de mantel van de warmtepomp. De buffer dient voor het afgiftesysteem.
Ter verduidelijking: vloerverwarming, radiatoren en convectors zijn voorbeelden van een afgiftesysteem.

 

Stel dat u een installatie heeft die geheel is nageregeld met thermostatische afsluiters en u heeft geen buffervat.  Dan kan het afgifte systeem dichtlopen waardoor de warmtepomp haar warmte niet meer kwijt kan en versneld uit gaat. Deze zal dan meer starts en stops gaan maken dan nodig en dus een kortere levensduur krijgen.  Denkt u eens aan een auto die steeds vol gas vertrekt bij het stoplicht om even later bij het volgende stoplicht vol op de rem te gaan, enzovoorts.  Die auto verbruikt meer, en verslijt ook meer, dan een auto die rustig mee rijdt met de 'groene golf' van de stoplichten.

 

Hoe groot moet een buffer zijn bij een warmtepomp installatie ?

De ISSO 72 stelt dat een warmtepomp minimaal 10 minuten moet kunnen draaien, uitgaande van de delta-T waarbij de installatie is ontworpen. 

Een buffer, bij een installatie die geheel nageregeld is, moet minimaal de inhoud hebben om dit waar te kunnen maken.  Om uit te rekenen hoe groot de buffer moet worden, moeten we de capaciteit van de warmtepomp weten.  Hoe groter het vermogen van de warmtepomp, hoe groter de buffer zal moeten worden.

  • Bij een aan-uit compressor heeft de machine maar één vermogen, hij is aan en geeft het totale vermogen af, of hij is uit en geeft niets af. Het totale vermogen is dan bepalend.
  • Bij een modulerende warmtepomp, met inverter-gestuurde compressor, kan het vermogen toe- en afnemen gedurende het in bedrijf zijn.  Vaak zien we dat een compressor terug kan toeren tot bijvoorbeeld een kwart van het volvermogen (25 - 100%). Deze gegevens treft u in de technische informatie van het toestel. We mogen dan echter niet klakkeloos het kleinste vermogen van dat toestel als uitganspunt voor een buffer gebruiken. Immers het terug moduleren neemt een bepaalde tijd inbeslag (modulatietijd).  Om die reden bouwen we daarvoor dadelijk een marge in.

 

Voorbeeld; Aan-uit warmtepomp van 10 kW

We beginnen met een aan-uit warmtepomp van 10 kW die afgesteld is op een delta T (het verschil tussen aanvoer en retour temperatuur) van 7 ºC, wat voor een installatie met vloerverwarming een prima delta T is. De circulatie pomp in het toestel probeert door op en af te toeren de delta T op deze temperatuur te houden. 

 

De installateur kent deze formule uit zijn hoofd:  Q = m x c x delta T  en de afgeleide voor flow Qv in m³/sec = vermogen : p x c x delta T

  • Qv = flow in m³/sec.
  • vermogen in Watt
  • p = soortelijke massa, deze is voor water 998 kg/m³
  • c (Soortelijke warmte = 4190 J/kg.K voor water
  • Delta T is temperatuur verschil in Kelvin

Bij onze voorbeeld installatie van een 10 kW aan/uit compressor vullen we dus in:

  • Qv in m³/sec = vermogen : p x c x delta T
  • Qv in m³/sec = 10.000 watt : (998x4190x7)
  • Qv in m³/sec = 0,000341631
  • 0,000341631 x 3600 seconden = 1,22987195 m³ per uur

We weten dan hoeveel m³ moet worden verpompt in een uur.

De bedoeling van de buffer is dat de compressor 10 minuten aan moet kunnen blijven als het systeem dicht is gelopen.

1,229 m³ water is gelijk aan 1229 liter.

1229 liter per uur dus;  10 minuten = 1/6 van een uur. Dus 1229 liter : 6 = 204 liter.

Voor deze 10 kW warmtepomp is dus, bij een geheel nageregelde installatie, een buffer nodig van afgerond 200 liter.

 

In de praktijk wordt ook wel deze vereenvoudigde formule gebruikt:

Q = P x 0,86 / ΔT
Waarbij
Q = volumestroom in m3/h
P =  Vermogen in kW
ΔT = delta T in K

Laten we het ook even op die manier doen:

Q= (10 kW x 0,86)/7  = 1.228  m³/h    wat weer gelijk is aan 1228 liter per uur.
Delen door 6  (10 minuten is 1/6 van een uur) = 204 liter.  
(Die uitkomst is dus gelijk aan de eerste)

 

Voorbeeld 2, Een modulerende warmtepomp 2,5 - 10 kW

We doen dit nu met de vereenvoudigde formule van hierboven.

Minimaal vermogen = 2,5 kW,  delta T = 7 K

Q = (2,5 x 0,86) / 7 = 0,307 m³/h  wat weer gelijk is aan 307 liter/uur  dit delen door 6 geeft 30 liter.

Echter: 

Zoals eerder gemeld, begint een compressor (naargelang merk en type) bij de start vaak met een deelvermogen dat boven het minimaal vermogen ligt. Vaak wordt de start frequentie ook nog enkele minuten vastgehouden voor het toestel kan gaan moduleren. Pas daarna begint het moduleren naargelang de warmtevraag of de tijdsduur van de warmtevraag. Het op- of af-toeren van de compressor vraagt dus de nodige tijd. In die modulatietijd kunnen alle vermogens tussen minimaal en maximaal vermogen voorkomen. Daar moeten we rekening mee houden in de bepaling van de bufferinhoud, we moeten een marge inbouwen voor de modulatietijd.  Dat hebben we gedaan in makkelijk te onthouden kengetallen;

  • Bufferinhoud in liter bij een aan-uit warmtepomp = maximale capaciteit in kW x 20 liter.

  • Bufferinhoud in liter bij een modulerende warmtepomp = minimale capaciteit in kW x 25 liter

Dat geeft dus bij de 10 kW aan/uit  10 kW x 20 liter = 200 liter (precies zoals boven uitgerekend in een formule)

En bij de modelerende 2,5 - 10 kW nemen we nu 2,5 kW x 25 liter = 62,5 liter buffer.  Die extra 5 liter per kW is om de modulatietijd op te vangen. Zodat ook dit type toestel 10 minuten kan blijven draaien.

 

Wat als het afgiftesysteem gedeeltelijk is nageregeld ?

U kunt dan de waterinhoud van het altijd open systeem in de vloer, dus wat niet kan dichtlopen door de naregeling, in mindering brengen op de bufferinhoud. Strikt genomen zelfs nog iets meer dan de waterinhoud, immers er wordt in een vloer ook nog warmte overgedragen.

Bij vloerverwarming met 16mm slang, hart op hart 10 cm, rekent men in de praktijk vaak met een aftrek van 1,5 liter per m² .


Als u een indruk wil hebben van alleen de waterinhoud van de vloerverwarming (tabel uit de ISSO):


Water inhoud per m² vloerverwarming

 

Een voorbeeld:

Stel dat de woonkamer van een woning niet is nageregeld en de woonkamer 5 x 6 meter is.  Er ligt 16mm slang in met een hart op hart afstand van 10 cm.    5 x 6 = 30 m²  x 1,5 liter = 45 liter.

Als we dus uitgaan van bovenstaand voorbeeld met het modulerend toestel waar een buffer van 62,5 liter gewenst is, dan mogen we daar dus 45 liter in mindering brengen.  De buffer die dan nog nodig is:  62,5 liter - 45 liter = slechts 17,5 liter.

 

Ter verduidelijking: Dit voorbeeld ging uit van een delta T regeling van 7 °C : Dit is het verschil tussen aanvoer en retour temperatuur van het afgifte systeem, de aanvoer is bijvoorbeeld 35 °C en de retour 28 °C.  Dit is een gebruikelijke Delta T bij verwarming met een laagtemperatuursysteem.

 

Voorbeeld parallelbuffer met stromingen door de buffer.

flow richting in warmtepomp buffer

 

Bovenstaand een voorbeeld afbeelding van mogelijke waterstromen in een circuit.

A: De warmtepomp geeft hier 3 m³ / u  flow , de vloerverwarming is gedeeltelijk dicht gelopen en de afgiftepomp rechts doet op dit moment maar 1 m³ flow, hierdoor gaat de flow door de buffer van boven naar beneden.

B: De warmtepomp geeft op dit moment 2 m³ / u  flow , de vloerverwarming is verder open gelopen en de afgiftepomp rechts doet op dit moment 3 m³ flow, hierdoor gaat de flow nu van beneden naar boven door de buffer.

C: De warmtepomp biedt hier precies zoveel als dat het afgifte systeem wil. In de buffer gebeurt op dat moment niets.

 

De parallelbuffer zorgt er dus voor dat zowel de flow door de warmtepomp als door het afgiftesysteem onafhankelijk van elkaar kunnen werken. "De buffer fungeert als een hydraulisch nulpunt".


Verschillende manieren om een parallelbuffer aan te sluiten:

Warmtepomp parallel buffer opstellingen

  • Een warmtepomp heeft het beste rendement bij de laagste aanvoertemperatuur, om die reden wil je zo weinig mogelijk menging in het systeem hebben. Als de vloerverwarming 35ºC moet hebben hoeft de warmtepomp met buffer opstelling D en pompen die gelijke flow leveren ook maar 35ºC te leveren.  D is dus de beste opstelling.
  • Opstelling E is ook goed, maar de kans op menging van temperaturen is hier al groter, de retour gaat altijd door het buffer vat in deze opstelling.
  • Opstelling F, werd 'vroeger' altijd bij grote CV installaties gebruikt. Alle flow gaat door de buffer en hierdoor is er altijd menging. Omdat de aanvoertemperatuur bij een ketel (70 ºC bijvoorbeeld) minder afhankelijk was voor een goed rendement was dit prima. Bij een warmtepomp is dit de minst goede oplossing i.v.m. het rendement.  Bij deze opstelling kun je wel andere warmte in de buffer brengen bijvoorbeeld met een elektrisch element of (als er nog meer leidingen zijn) met een houtketel.
  • Opstelling G is bedoeld voor installaties waarbij je extra warmte in de buffer wil toevoegen. In dit voorbeeld met een elektrisch element. Als je 'bijverwarming' in het vat wil toevoegen moet de aanvoer natuurlijk altijd door het vat heen lopen, anders komt de warmte niet in het afgifte systeem terecht.

De beste buffer keuze:

Zonder bijverwarming in de tank, kies je optie D. 

Met bijverwarming in de tank, kies je optie G.

 

Parallel buffer warmtepomp

(foto: parallelbuffer rechts, links een combi-warmtepomp,  rechts op de voorgrond komt de bodembron binnen deze gaat achter de buffer naar de warmtepomp, boven de buffer de pomp richting afgifte systeem, wat weer links onder zit. )

 

Buffer in serie / Schakelbuffer  (minder goede keuze)

serie buffer warmtepomp

 

Een minder goede optie! Maar wordt in de praktijk ook wel gedaan.
Deze vorm staat ook bekend als schakelbuffer.

De warmtepomp wordt hierbij, t.o.v. een parallelbuffer, meer afhankelijk van het afgifte systeem.
Aan de andere kant bespaar je met een seriebuffer de aanschaf van een pomp en de verbruikskosten daarvan.

In de praktijk zien we dat deze optie veelal gekozen wordt bij een modulerende warmtepomp. Een warmtepomp die terug kan gaan (moduleren) in vermogen dus.  Belangrijk bij een seriebuffer is de zogenaamde bypass ook wel overstroomventiel of druk geregelde doorlaat genoemd. Als de vloerverwarming is nageregeld en de klepjes dicht lopen moet de bypass open gaan en de flow doorlaten. Op die manier is de flow gegarandeerd en doet de buffer inhoud altijd mee. Een klein vermogen (terug in vermogen gelopen warmtepomp)  kan meestal wel door een bypass. Een groot vermogen door een bypass is lastig en soms zelfs niet mogelijk.  Met een parallelbuffer ontloop je het lastig inregelen van een bypass in de installatie. 
Onze voorkeur gaat dus uit naar de parallelbuffer.

 

Warmtepomp met serie buffer

(foto: een modulerende combiwarmtepomp voor verwarming en tapwater met seriebuffer, het witte vat).


De seriebuffer komt, als er geen bijverwarming in de tank is, in de retour van de installatie. Een buffer verliest wel eens waar maar een zeer geringe hoeveelheid warmte (uitstraling) maar omdat de retour kouder is dan de aanvoer zit hij daar dus net iets beter. Zodra je warmte in het vat wil toevoegen, bijvoorbeeld door een elektrisch element, moet de seriebuffer uiteraard in de aanvoer komen, de warmte wil je natuurlijk in de aanvoer richting afgiftesysteem toevoegen.

 

Eindconclusie: Plaats, voor hoog comfort en lange zorgeloze levensduur, een buffer parallel in een warmtepompinstallatie.

Go to top

logo© Warmtepomp-tips.nl, donderdag 6 mei 2021

Pagina: - Een buffervat is eigenlijk onmisbaar in een warmtepomp installatie
Tags:buffer, vat, warmtepomp, buffervat, noodzaak, levensduur, compressor, circuit, parallel, serie.
Beschrijving: Het gebruik van een buffervat in een warmtepomp-installatie verlengt de levensduur van de compressor, bereken hier de benodigde inhoud en of het noodzakelijk is.