Ijsbuffer systeem warmtepomp

De warmtepomp die we hiervoor toepassen is de 'brine/water warmtepomp' . Het principe:

Spelen met natuurkrachten verwarmen met ijs..

Dit concept maakt gebruik van vijf duurzame energiebronnen: zon, lucht, aarde, water en ijs, waarbij de focus ligt op het gebruik van de kristallisatiewarmte, die ontstaat bij de overgang van water naar ijs. Wanneer water overgaat naar een vaste vorm vindt er kristallisatie plaats. Bij dit proces komt er energie vrij, evenals bij de overgang van een vaste vorm naar water. Het smelten van één liter ijs kost evenveel energie als het verwarmen van één liter water tot 80°C. Zonne-absorbers op het dak (thermische panelen of liever nog PVT panelen) vangen de warmte van de omgevingslucht op. Deze warmte wordt opgeslagen in een ondergrondse buffer. Een warmtepomp brengt dit water op de gewenste temperatuur om het gebouw te verwarmen. Aan het eind van het stookseizoen wordt er alleen nog energie aan de buffer onttrokken, totdat er ijs ontstaat. Dit ijs koelt in de zomer het gebouw, de warmte van het gebouw wordt vervolgens in de winter weer gebruikt voor verwarming.

In Duitsland wordt deze methode al enkele jaren toegepast;

Een zon/lucht-absorber, een buffertank, twee warmtewisselaars, een warmtepomp en een warmteafgifte systeem. Meer is er niet nodig om een pand met behulp van een ijsbuffer duurzaam te verwarmen en te koelen. De elementen doen de rest. IJsbuffers zijn een vorm van thermische energieopslag. In de zomer nemen zon/lucht-warmtecollectoren op het dak zonne-energie op. De warmte wordt in een ondergrondse buffer opgeslagen. Wordt het kouder en moet er worden bijgestookt, dan koel je dat water gecontroleerd af tot onder het vriespunt. Bij de overgang van koud water naar ijs komt energie vrij, de kristallisatiewarmte. Die warmte is vervolgens bruikbaar om te voorzien in de warmtebehoefte. Vanaf het einde van het stookseizoen begint het omgekeerde proces. In Duitsland past o.a. Viessmann dit concept toe.

Dit klinkt natuurlijk prachtig en ingewikkeld maar is het dat ook ?

Ten opzichte van bodem-energie is het niet eens zoveel anders. In feite zou je het kunnen zien als een gesloten bron die net iets te klein is gedimensioneerd en in de winter onder het vriespunt komt.

Een gesloten bron die ruim genoeg is gekozen en ontworpen komt als het goed is niet onder het vriespunt terecht en heeft dus een beter rendement dan een IJSBUFFER.

Een ijsbuffer-bron is gewoon een andere manier van een bron. Het is stiller als een lucht/water warmtepomp omdat er geen ventilator is, valt niet onder bodemenergie (vergunningsplicht), en is dus wellicht een leuke oplossing voor vele.

Men nemen een grote (betonnen) buffer, we stoppen daar twee wisselaars in, stevige slangen of buizen die tegen de vrieskoude kunnen, vullen deze met water en dat is het. Daarnaast maken we gebruik van een energiedak, PVT panelen of thermische panelen en we hebben onze bron. Uit deze buffer onttrekken we via een wisselaar energie, waardoor het water afkoelt, in de winter zelfs tot onder de nul graden. Waardoor we een ijsbuffer krijgen. Om ijs te maken van water is extra veel energie nodig, dit geeft wat meer energie hoeveelheid om te kunnen onttrekken. De temperatuur is dan 0 graden, de glycol/water gevulde kring zelfs al onder de 0 graden. Immers er is een temperatuurverschil nodig om energie te kunnen onttrekken. Als het buiten in het energiedak, PVT of thermische panelen 5 graden warmer is dan in de buffer, dan wordt een pomp gestart om zodoende met het glycol/water van het energiedak de buffer te ontdooien, dan wel het water in de buffer te verwarmen tot ten hoogste 30 graden (afhankelijk van hoe hoog de bron temperatuur van de warmtepomp mag zijn).

(foto boven) ijsbuffertank wordt in de oprit geplaatst.

foto boven: Project in Duitsland met meerdere buffers bij elkaar.

In de technische uitvoering zijn natuurlijk veel mogelijkheden, enkele voorbeelden:

Als verwarmen het belangrijkst is zou je het vat d.m.v. zon energie te warm kunnen maken, een menggroep tussen de energie-onttrekking brengt het dan terug naar een temperatuur waarmee de warmtepomp kan functioneren (vaak max. 20 of 30 graden)
Er zou ook nog een extra wisselaar kunnen worden geplaatst zodat, als de temperatuur in de tank direct geschikt is voor verwarmen of koelen, deze energie buiten de warmtepomp om gebruikt kan worden. Uiteraard met een menggroep toepassing om de temperatuur op de juiste gewenste temperatuur te brengen.
Als de buffer te warm is geworden in de zomer kan je met de buffer- of PVT panelen warmte eventueel ook tapwater gaan voorverwarmen in een voorgeschakelde tapwaterboiler.
In het voor- en na seizoen, bij geringe warmtevraag is het misschien ook mogelijk om zonder gebruik van het buffervat te werken, dus meteen energie onttrekken uit de PVT panelen. Een intelligente regelaar zou kunnen meten welke bron het meest geschikt is op dat moment, maar ook rekening houdend met toekomstige warmte of koude vraag.
Als koelen zeer voornaam is zou je ook met twee buffertanks kunnen gaan werken, een buffertank trek je tijdens het verwarm seizoen flink in het ijs en houdt deze op een lage temperatuur gereed om in de zomer mee te gaan koelen. Zodra deze eerste tank op zo’n lage temperatuur is gebracht die goed is om de passieve koelvraag te dekken, ga je over tijdens het verwarm seizoen op de 2e tank die je dan met de PVT beter regenereert / zo warm mogelijk probeert te houden om zo energie vriendelijk mogelijk te verwarmen.

Er zijn dus mogelijkheden genoeg …

(De vuilwaterafvoer door de tank laten stromen kan niet, immers die afvoer mag niet dicht vriezen.)

Goedkoop is het nog niet, zo'n betonnen vat, inclusief plaatsing heeft thans een prijs vanaf 10.000,- euro. (Duitsland).
Het beton moet dan ook van een bepaalde sterkte en dichtheid zijn natuurlijk. Er zijn ook bouwbedrijven die dit zelf maken: bijvoorbeeld een rechthoekige bak onder een schuur.

Ook in Nederland zijn hier en daar de eerste projecten gerealiseerd:

Zeeuwse woningen zijn voorzien van een verwarmingssysteem dat bestaat uit zonneluchtcollectoren op het dak, een waterpomp en een ondergrondse ijsbuffer in de tuin. Met dit systeem wordt de woning verwarmd en verkoeld door gebruik te maken van energie die vrijkomt bij de overgang van water naar ijs. De huizen, die door de woningcorporatie RWS zijn gebouwd, bleken erg populair. Voor de 21 woningen hadden zich maar liefst 1745 mensen aangemeld.