Ventilatielucht warmtepomp

Dit type warmtepomp is in mono energetische opstelling (dus zonder ketel maar wel met een elektrisch hulp element) met namen geschikt in nieuwe, niet al te grote, super goed geïsoleerde woningen  en niet geschikt voor oudere niet goed geïsoleerde woningen. Dit heeft te maken met de grote van de bijdrage die de warmtepomp kan leveren ten opzichte van de totaal benodigde energie (bèta factor).  Omdat de ventilatielucht beperkt is, je wil niet extra gaan ventileren als dit niet nodig is, kun je daar ook maar een beperkte hoeveelheid energie uit onttrekken, althans als je het rendement hoog wil houden. Het is dus met namen geschikt in woningen welke weinig energie behoeven.

Natuurlijk is ook hier van toepassing: Hoe lager de aanvoertemperatuur kan blijven voor de verwarming, hoe beter het rendement. Vloerverwarming of LT-radiatoren / -convectoren zijn dus het best als afgifte systeem.

• Voordeel:  Geen bodembron of buitenlucht toestel nodig.
• Nadeel: Beperkte energie levering mogelijk, geluid van compressor en ventilator in de woning.

Hoewel je het misschien niet zou verwachten wordt dit type veel toegepast in Scandinavische landen.

Attentie: Als u met een ‘ventilatielucht warmtepomp’ alleen tapwater gaat verwarmen krijgt dit toestel  de naam Warmtepomp-boiler, daarover hebben we een aparte pagina op onze website.

Een ventilatielucht-warmtepomp haalt energie uit de afgezogen ventilatielucht van een gebouw.

U kunt de ‘mechanische ventilatie box’ bijvoorbeeld vervangen door een dergelijke warmtepomp. Voordat de afgezogen ventilatielucht naar buiten gaat wordt door de warmtepomp energie uit deze lucht onttrokken. 

Ook een WTW systeem kan worden vervangen door een ventilatielucht warmtepomp. Zowel het afzuigkanaal, kanaal naar buiten en het verse lucht naar binnen kanaal wordt dan op de warmtepomp aangesloten (Let op de warmtepomp moet hier wel geschikt voor zijn).   De ventilatielucht warmtepomp zuigt dan lucht aan uit de woning, verbruikt hier energie uit en voert de lucht af naar buiten, van buiten wordt ook lucht aangezogen, deze wordt dan door de warmtepomp opgewarmd en naar binnen geleid.  De afgezogen lucht hoeveelheid is gelijk aan de inblaaslucht hoeveelheid, vandaar noemt men dit ook wel ‘balans ventilatie’.

Samen gelijk kan niet, als u een WTW heeft moet deze vervangen worden door de warmtepomp, de lucht die door de WTW wordt afgevoerd is immers al afgekoeld door de WTW wisselaar en nagenoeg gelijk aan de buitenlucht temperatuur. Je kan dus maar éénmaal gebruik maken van de energie uit de afgezogen ruimtes.

Ventileren in een woning is verplicht, zeer noodzakelijk en nodig, doch het ventileren moet beperkt worden tot de hoeveelheid die hiervoor staat.  Immers ventileren met mechanische ventilatie betekend dat er (koude) lucht van buiten naar binnenkomt. Voor elke m³ afgezogen warme lucht komt en ook ’n m³ koude lucht naar binnen, anders zou je onderdruk krijgen.  Dat houdt meteen in dat, omdat de hoeveelheid lucht beperkt is, het vermogen wat gewonnen kan worden ook beperkt is.

In een normale woning levert een ventilatielucht/water-warmtepomp ca 1 tot 2 kW aan afgegeven vermogen uit de ventilatie lucht (bij c.a. 120 m³ lucht afzuiging) .

Meer vermogen uit dezelfde hoeveelheid lucht onttrekken zou wel mogelijk zijn maar dan koelt de lucht nog meer af in de verdamper, dat houdt weer in dat de gemiddelde ‘bron temperatuur’ op dat moment omlaag gaat, waardoor het rendement minder gunstig wordt. Vandaar een beperkte hoeveelheid vermogen. Om zo nuttig mogelijk energie te onttrekken uit de ventilatie lucht.

Er zijn ook al ventilatieluchtwarmtepompen op de markt die meer vermogen leveren, maar daarvoor ook meer lucht ventileren. Meer lucht ventileren betekend ook dat u in de winterperiode (wanneer u dat vermogen nodig heeft) ook meer koude lucht naar binnen zuigt die op haar beurt ook weer verwarmd moet worden. In de praktijk wordt daarom in een woning het meest gewerkt met de ventilatieluchtwarmtepomp die ca 2 kW warmte levert.

Deze warmtepomp komt het best tot zijn recht in niet al te grote, zeer goed geïsoleerde nieuwbouwwoningen.  Vaak worden ze toegepast met een ingebouwde boiler en ingebouwd elektrisch element voor bij-verwarming in de winter.

Laten we eens een voorbeeld nemen:

Rekenvoorbeeld verbruik ventilatielucht warmtepomp.

We passen de ventilatielucht-warmtepomp toe in een nieuwbouwwoning die goed is geïsoleerd (Rc 7 / EPC 0,6) , het benodigd vermogen per m² GO is 40 Watt (uit de tabel iets verder naar onder). Dit toestel valt natuurlijk onder 'mechanische ventilatie'. 

 De woning heeft een GO (GebruiksOppervlak) van 130 m² wat de transmissie brengt op  5200 Watt  of wel 5,2 kW. (130 Watt x 40 watt/m²)

De geselecteerde voorbeeld ventilatielucht warmtepomp heeft een afgegeven vermogen van 2 kW, bij een woning afzuiging van 120 m³ per uur.   Die ventilatie hoeveelheid is prima voor deze woning.

Verwarming:

Inmiddels zijn er in de afgelopen jaren al diverse zeer goed geïsoleerde woningen (Rc 7) gerealiseerd, gebleken is dat het aantal vollastdraaiuren voor verwarming bij deze  nieuwbouw woning uit komt op 1012 uur per jaar (tabel).  Het benodigd jaarvermogen voor verwarming wordt daarom bepaald op 1012 uur x 5,25 kW (warmteverlies) = 5313 kWh af te geven verwarmingsvermogen per jaar.

Tapwater:

In deze woning komen 3 personen te wonen welke zeer bewust omgaan met energie, in feite voldoen ze aan de norm 'zuinig' de jaarlijkse benodigde energie wordt vastgesteld op afgerond 2000 kWh.  (in de tabel bij zuinig 3 personen 1910 kWh)

De totale vraag verwarming + tapwater dienen we dus te dekken met de ventilatielucht warmtepomp, welke tevens is voorzien van een elektrisch verwarmingselement.

Van het gekozen toestel is bekend:

• Afgegeven vermogen 2 kW  (bij 120 m³ afgezogen lucht)
• Het energie label geeft een rendement voor verwarming (SPF) van 4,2 (20/35) (lucht/water temp)
• Het energie label geeft een rendement voor tapwater van 2,8 (20/58) (lucht/water temp)

Eerder hadden we gezien dat voor de woning verwarming een toestel van 5,25 kW nodig is, we hebben een toestel gekozen dat slechts 2 kW levert. We noemen dit een Bivalent opstelling met een bijbehorende bètafactor.

De bètafactor is:  2 kW : 5,25 kW = 0,38   De bètafactor is dan  .38  of wel 38%
Anders gezegd de 2 kW is 38% van de benodigde 5,25 kW.

Onze woning is dus een zeer goed geïsoleerde nieuwbouw woning norm Rc 7. Eerder hadden we vast gesteld  dat een zo goed geïsoleerde nieuwbouw woning afgerond maar 1012 vollast draaiuren per jaar aan verwarming nodig heeft bij 100% inzet (zie onderstaande tabel).

In de volgende tabel zien we dat een warmtepomp met een inzet van 40 % (betafactor .4) 91% van de warmte behoefte kan dekken.

We hadden vast gesteld dat voor verwarming 5313 kWh nodig is. Daarvan wordt dus theoretisch 91% door de ventilatielucht warmtepomp gedekt en 9% niet (100 – 91) Voor tapwater hebben we 2000 kWh per jaar nodig.

Wat wordt ons energie verbruik ?

Verwarmen door de warmtepomp met een SCOP van 4,2:
91% van 5313 kWh = 4835 kWh door de warmtepomp : 4,2 = 1151 kWh elektra verbruik
Verwarmen door het elektrisch element (rendement 1)
9% van 5313 kWh = 478 kWh : cop 1 = 478 kWh elektra verbruik

Tapwater met een SCOP van 2,8:
2000 kWh nodig : 2,8 (rendement) = 715 kWh elektra

Desinfectie van de boiler: De gekozen ventilatielucht warmtepomp heeft een boiler inhoud van 180 liter.
De warmtepomp houdt deze warm op 58°C.  Een maal per weer wordt een desinfectie programma gedaan en wordt de boiler door het elektrisch element verwarmd van 58°C naar 65°C.

De Delta T is dus 65°C – 58°C = 7°C   formule:  Q = m x c x delta T.

180 kg x 4,2 kJ/kg.k x 7 °  = Q = 5292 kJ,  dit delen door 3600 seconden = 1,47 kWh per week.
Per jaar kost desinfectie dus 52 weken x 1,47 kWh = 76,44 kWh

Dan volgt de optel som:

• 1151 kWh verbruik voor verwarmen door compressor
• + 567 kWh verbruik voor verwarmen door het element
• + 715 kWh verbruik voor tapwater door de compressor
• + 77 kWh verbruik voor desinfectie van de boiler
• Totaal verbruik voor tapwater en verwarmen = 2510 kWh per jaar

Met een elektraprijs van € 0,22 geeft dit (2510 x 0,22) € 552,- per jaar energieverbruik met deze ventilatieluchtwarmtepomp in deze voorbeeldwoning.
 

Wat als we een HR-gasketel zouden gebruiken in plaats van dit toestel ?

Nodig voor verwarming is 5313 kWh en voor tapwater 2000 kWh.
De ketel dekt het vermogen , er is dus geen betafactor
De ketel is een combiketel er is geen desinfectie nodig verder.
5313 kWh + 2000 kWh = 7313 kWh
Gronings aardgas heeft een netto energie inhoud van 8,8 kWh (boven waarde / ketel rendement er al af)
7313 kWh : 8,8 = 831 m³ gas
Met een gasprijs van € 0,67 per m³ geeft dit (831 x 0,67) € 556 per jaar.

Het voordeel van de warmtepomp is natuurlijk dat het net wat minder energiekosten per jaar kost, maar bovenal dat we deze energie weg kunnen strepen tegen over eventueel opgewekte energie met PV panelen als we een Nul Op de Meter (NOM) woning zouden willen.

VENTILATIELUCHT-WARMTEPOMP MET WTW

Zoals eerder gesteld, kun je niet en een WTW-unit en een Ventilatielucht warmtepomp gelijk toepassen. (tenzij je woning zo groot is dat je een gedeelte met WTW doet en een gedeelte met de Ventielatielucht-warmtepomp ).
Je kunt de afgezogen ventilatielucht immers maar eenmaal goed gebruiken.

Wat als je al een WTW installatie hebt en je wil toch een ventilatielucht-warmtepomp?

Dan zou onderstaand de oplossing kunnen zijn (Verschillende fabrikanten bieden verschillende oplossingen)

Het idee achter bovenstaande toepassing:

• Beide ventilators lopen in gelijk toerental, als de één 130 m³ per uur doet, doet de ander dat ook.
  Op deze manier is er spraken van balansventilatie.
• Aangezogen lucht uit de ruimte wordt benut door de warmtepomp en naar buiten uitgeblazen.
• Gelijkertijd zuigt de rechter ventilator verse lucht aan, deze wordt door de wisselaar verwarmd zodat warme lucht naar binnen wordt geblazen. (in plaats van koude lucht door de roosters bij de bovenste situatie).
• Er wordt ook een buffervat toegepast de reden hiervan is als volgt: Stel dat in de winter de warmtepomp de boiler aan het verwarmen is, dan zou er door de wisselaar in de rechter ventilatie-unit geen stroming zijn. Als het buiten vriest zou het water in de wisselaar kunnen bevriezen. Daarom is een buffer toegepast zodat er altijd water door de rechter wisselaar blijft stromen door de pomp in de buffer-unit (in de winter) zodat er geen vorst gevaar is.
• In de rechter unit zit een motor gestuurde elektrische regel (tweeweg) afsluiter, deze zorgt voor precies genoeg water door de wisselaar.
• De pomp in de rechter buffer-unit is tevens de afgifte pomp voor de vloerverwarming.

foto: Een ventilatielucht warmtepomp in de folder en in een woning.