Leestip: Een-op-een vervangers voor de hr-ketel: een overzicht

“Het grote voordeel van deze oplossing is dat er een handelingsperspectief komt voor het aardgasvrij maken van bestaande woningen”, zegt Wouter Wolfswinkel, initiator van dit project. “Bewoners kunnen meteen een grote stap zetten naar aardgasvrij verwarmen. En daarna kunnen ze stap voor stap hun warmtevraag verder reduceren.”
Het systeem is geschikt voor woningen met een basislast van maximaal 6kW en een piekvermogen tot 11kW. Ongeveer de helft van de bestaande eengezinswoningen valt in deze categorie. Vattenfall, Feenstra, Denso en Solvis werkten samen aan de ontwikkeling van dit warmtepompsysteem. Ze pasten alle onderdelen aan voor deze toepassing en stemden ze op elkaar af.

Hogetemperatuur-CO₂-warmtepomp

Het all-electric warmtepompsysteem maakt gebruik van een hogetemperatuur-CO₂-warmtepomp en een gelaagd buffervat met temperatuuronafhankelijke instroomvoorziening. De monobloc lucht-waterwarmtepomp met CO₂ als koudemiddel is van de Japanse leverancier Denso en werd nog niet eerder toegepast op de Nederlandse markt, legt Wolfswinkel uit. “CO₂ -warmtepompen bestaan al lang. Ze worden ingezet bij koeltechniek en warmtapwaterbereiding. Maar ze worden hier voor het eerst toegepast voor ruimteverwarming. Met minimale technische aanpassingen kan de de hogetemperatuurwarmtepomp in dit geval efficiënt dezelfde prestaties leveren als de hr-combiketel die in de meeste bestaande woningen hangt. Ze levert water van gemiddeld 70 graden.”

Hoge aanvoertemperatuur en piekvermogen

De meeste warmtepompen bereiken hun hoogste efficiëntie als ze een lage temperatuur van rond de 35 graden leveren. De meeste radiatoren van bestaande cv-installaties zijn daar niet op berekend. Daarom moeten ze meestal vervangen worden door afgiftesystemen voor lagetemperatuurverwarming, zoals vloer- of wandverwarming.
Ook kunnen de huidige lage- en middentemperatuurwarmtepompen een afgekoelde woning niet snel genoeg weer op temperatuur brengen. Daarvoor is hun vermogen niet groot genoeg. Dit maakt het noodzakelijk de woning extra goed te isoleren, zodat deze niet snel afkoelt.
Het nieuwe warmtepompsysteem kent deze beperkingen niet door de combinatie van een hoge aanvoertemperatuur en een hoog piekvermogen. Met dit systeem volstaat het om alleen de cv-ketels in de bestaande bouw te vervangen. Vloerverwarming of extra isolatie is in dit geval niet nodig.

Warmtebuffer voor tapwater

De gebruikte buffer werkt als een soort warmtebatterij. De energie van de warmtepomp kan worden ingezet voor ruimteverwarming via het bestaande afgiftesysteem als voor het maken van warm tapwater. In de buffer zit 230 liter water met een temperatuur van 70 tot 80 graden. Het warme tapwater wordt net als in meeste cv-ketels instantaan en legionellaveilig bereid, via een geïntegreerd tapwaterstation. Een boiler is dus niet nodig.
Dat heeft twee voordelen, legt Wolfswinkel uit: “Bij traditionele lagetemperatuur-warmtepompsystemen met een boiler wordt de temperatuur van het tapwater zo laag mogelijk gehouden, en gemiddeld een keer per week opgeschroefd om legionellabesmetting te voorkomen. Dat is met dit systeem niet nodig, waardoor het risico op legionellavorming kleiner is. Bovendien lopen gebruikers minder risico op een koude douche. De meeste boilervaten bevatten slechts 200 liter water met een temperatuur van 55 graden. In deze buffer zit 30 liter meer water op een hogere temperatuur. Bovendien reageert en recupereert dit warmtepompsysteem sneller. In laboratoriumopstelling konden we 3 uur aaneengesloten douchen. Maar ook in het pilotproject hebben zich nog geen huurders gemeld die de buffer leegtrokken.”

[Intermezzo:1]

Koudemiddel CO₂

Het nieuwe warmtepompsysteem gebruikt het natuurlijke koudemiddel CO_2,een klimaatvriendelijk koudemiddel met een Global Warming Potential van 1. Omdat het een monobloc-systeem is, mogen ook bedrijven zonder F-gassencertificaat het warmtepompsysteem installeren. Het buffersysteem, de pompgroepen en alle elektronica zitten in het binnendeel, dat in de meeste pilotwoningen op zolder werd geïnstalleerd.

Veel bewoners reageerden erg verrast over het beperkte geluid dat het systeem produceert, zegt Wolfswinkel. “Ik stel zelf de systemen in bedrijf. Meestal kreeg ik terug: ‘Staat hij al aan? Is dit al het geluid?'”

Pilot in huurwoningen

In een pilot wordt het systeem gedurende een jaar in twintig verschillende huurwoningen getest. Er wordt gekeken naar de comfortbeleving van de bewoners en de efficiency van het systeem. Wolfswinkel: “We monitoren alles, 24 uur per dag, met een eigen ontwikkeld meet- en regelsysteem. Daarnaast doen we nog tests in klimaatkamers om extremen te beproeven. Wat doet het systeem bij -10 en -20 graden celsius, bijvoorbeeld?”

Lagere energierekening

Als de tussentijdse resultaten van de pilot positief zijn, kunnen de eerste productiemodellen naar verwachting eind 2020 geleverd worden. In het begin zullen deze alleen beschikbaar zijn voor projecten bij woningcorporaties. “Woningcorporaties kunnen met dit systeem voldoen aan hun energielabelverplichting, en krijgen hiermee een stabiele energierekening, die zelfs iets lager uitkomt voor de bewoners. Het scheelt toch een paar tientjes. Dat maakt deze oplossing ook aantrekkelijk voor de bewoners.” In de tweede helft van 2021 komt het systeem naar verwachting ook op de markt voor particuliere woningeigenaren.

Hogetemperatuur-CO2-warmtepomp