1Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud
Inleiding
Als installateur geef je een klant betrouwbaar advies over warmtepompen. Daardoor weet de klant waarmee hij rekening moet houden, en waaraan zijn woning moet voldoen voor het succesvol inzetten van een warmtepomp.
Als je samen hebt vastgesteld dat een warmtepomp een goede oplossing is, maak je het ontwerp voor de installatie. Daarna volgen de installatiefase, het in bedrijf stellen en opleveren, en de onderhoudsfase.
Leerdoelen
Je kunt:
•belangrijke aandachtspunten noemen voor de realisatie van een warmtepompinstallatie tijdens:
– de ontwerpfase
–het installeren, in bedrijf stellen en opleveren –inspectie en onderhoud.
•berekeningen uitvoeren voor het juist dimensioneren van een warmtepompinstallatie
•controleren of de elektrische en werktuigkundige installatie van een warmtepomp aan de eisen voldoet
•een klant tips en adviezen geven over het dagelijks gebruik van de warmtepompinstallatie.
Installatie van een lucht/water-warmtepomp
© Kenteq 5 Inzage
1.1 Ontwerp van de installatie
Als de woning van een klant geschikt is voor het (succesvol) inzetten van een warmtepomp, kun je aan de slag met het ontwerp van de installatie.
Energiebron kiezen
Welke energiebron je kiest voor de warmtepomp hangt vooral af van het beschikbare budget, de beschikbare ruimte en het afgiftesysteem van de woning. Verder moet je natuurlijk rekening houden met de behoefte aan warm tapwater en actieve of passieve koeling in de zomer.
•Als de klant ruim voldoende budget en ruimte heeft, is een bodembron de beste keuze. Als er geboord mag worden dan is een verticale bron de beste keuze. Is dit niet mogelijk, bekijk dan alternatieve bronmogelijkheden.
•Als het budget en de ruimte van de klant beperkt zijn, is een lucht/waterwarmtepomp de beste keuze. Bij een vakantiewoning kun je (i.v.m. gedeeltelijke leegstand) het beste kiezen voor een splitsysteem.
•Als de woning een afgiftesysteem met gewone (HTV) radiatoren heeft, kun je beter niet kiezen voor een all-electric warmtepomp. Een hybride warmtepomp is dan meestal de beste keuze.
•Als het benodigde vermogen van de warmtepomp lager is dan 4 kW is een ventilatielucht-warmtepomp een goede optie.
6 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud Inzage
Keuzehulp energiebron
Afgegeven vermogen
Het afgegeven vermogen van een warmtepomp mag niet te hoog of te laag zijn. Is dit vermogen te hoog, dan kan een (niet-modulerende) warmtepomp gaan 'pendelen', waardoor de levensduur afneemt. Verder zijn warmtepompen met een groter vermogen duurder. Een te laag afgegeven vermogen geeft te weinig warmteconfort. Daarom is het belangrijk dat je het afgegeven vermogen van de warmtepomp afstemt op de warmtebehoefte van de woning. Dit kun je doen door:
•het warmteverlies van de woning te bepalen met kentallen (eenvoudig, maar vrij onnauwkeurig)
•uit te gaan van het huidige gasverbruik (bij bestaande woningen)
•een warmteverliesberekening te maken (nauwkeurig, verplicht bij nieuwbouw).
Kengetallen warmteverlies
Kengetallen geven het warmteverlies (in W/m2) voor woningen met verschillende bouwjaren aan, voor een buitentemperatuur van -10 °C (volgens Bouwbesluit). Het warmteverlies is (vanzelfsprekend) kleiner naarmate de woning beter is geïsoleerd, en kleiner bij een tussenwoning dan bij een vrijstaande woning.
Met deze kengetallen kun je een voorlopige inschatting maken van het vermogen van de warmtepomp. Dit doe je bijvoorbeeld als je een prijsopgave wilt geven aan de klant. Om het vermogen nauwkeurig te bepalen moet je alsnog een warmteverliesberekening maken.
Afgegeven vermogen van lucht/water-warmtepompen
© Kenteq 7 Inzage
Kengetallen warmteverlies
Voorbeeld
Een hoekwoning met bouwjaar 2000 is voorzien van mechanische ventilatie (systeem C). Het vloeroppervlak van de woning is 120 m2. Volgens de tabel 'Kengetallen warmteverlies' is het kengetal voor het warmteverlies 70 W/m2. Met behulp van de volgende berekening krijg je een indicatie van het benodigde vermogen (P) van de warmtepomp:
Pwarmtepomp = 120 m2 × 70 W/m2 = 8400 W (8,4 kW)
Op basis van gasverbruik
Bij een bestaande woning die verwarmd wordt met aardgas, kun je het vermogen voor verwarming inschatten op basis van het gemiddelde gasverbruik. Volg bij deze berekening het volgende stappenplan:
1. Bereken het gemiddelde gasverbruik (in m3) over een periode van 3 jaar.
2. Bereken het gebruiksoppervlak GO (in m2) van de woning. Dit is het totale vloeroppervlak binnen de muren (volgens NEN 2580 en het Bouwbesluit).
3. Reken het totale energieverbruik voor gas om naar kWh.
4. Bepaal het richtgetal voor het aantal draaiuren van de warmtepomp.
5. Bereken het benodigde vermogen van de warmtepomp (in kW).
8 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud Inzage
Gebruiksoppervlak van een woning bepalen
Voorbeeld
Gegeven
Een hoekwoning met bouwjaar 2005 heeft een vloeroppervlak van 120 m2. Het gemiddelde gasverbruik is 1100 m3 per jaar. Het gebruiksoppervlak (GO) is vastgesteld op 100 m2 .
Gevraagd
Bereken het benodigde vermogen van de warmtepomp.
Oplossing
1. Gemiddeld gasverbruik is 1100 m3 per jaar
2. Gebruiksoppervlak (GO) is 100 m2
3. In 1 m3 aardgas zit netto ongeveer 8,8 kWh energie. De hr-ketel geeft dus in totaal 1100 m3 × 8,8 kWh = 9680 kWh aan energie af.
4. Volgens tabel 'Kengetallen warmteverlies' is het kengetal voor het aantal draaiuren bij vollast: 1634 uren.
5. Het benodigde vermogen van de warmtepomp is dan:
Warmteverlies berekenen
Om nauwkeurig te kunnen bepalen wat het benodigde vermogen van een warmtepomp is, moet je een warmteverliesbereking maken. Het totale warmteverlies van een woning bestaat uit:
•transmissieverliezen: warmteverliezen door de vloeren, wanden, ramen en het dak
•infiltratieverliezen: warmteverlies door natuurlijke ventilatie (kieren, gaten)
•ventilatieverliezen: warmteverlies door mechanische ventilatie (ventilatiesysteem)
•een opwarmtoeslag: vermogen dat nodig is om de woning 's ochtends op te warmen als er nachtverlaging wordt toegepast (zie: paragraaf 'Nachtverlaging').
Het maken van een warmteverliesberekening is specialistisch werk en je hebt er speciale software voor nodig. We gaan er daarom nu niet verder op in.
Vermogen warmtepomp
Uit een warmteverliesberekening volgt het benodigde vermogen van de warmtepomp om de woning te verwarrmen bij een buitentemperatuur van -10 °C. Fabrikanten van warmtepompen geven meestal het vermogen aan bij +7 °C.
Let op!
Je moet dus altijd nagaan wat het werkelijke vermogen van de warmtepomp is bij -10 °C.
Warm tapwater
Een warmtepomp verwarmt ook het tapwater voor bijvoorbeeld de douche en het bad.
Het warme water wordt met een warmtewisselaar in een boilervat verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 56 °C.
© Kenteq 9 Inzage
De warmtepomp moet voldoende vermogen hebben om het tapwater in het boilervat te verwarmen. Je berekent het benodigde vermogen met een kengetal voor het warm tapwaterverbruik van de bewoners (zie tabel 'Kentallen warm tapwatergebruik').
Kengetallen warm tapwaterverbruik
Voorbeeld
Een woning heeft in totaal 9680 kWh aan energie nodig. Stel de woning wordt bewoond door 2 personen. In tabel 'Kentallen warm tapwatergebruik' vindt je het indicatiecijfer voor 2 personen voor warm tapwater: 2000 kWh per jaar. Hieruit blijkt dat er 9680 kWh - 2000 kWh = 7680 kWh energieverbruik is voor verwarming van de woning.
Boilervat
Het boilervat voor warm tapwater moet de dagelijkse piekvraag voor douche- of badwater kunnen leveren. Daarvoor moet de inhoud van het boilervat groot genoeg zijn. Maar de inhoud mag ook niet te groot worden gekozen, vanwege het relatief beperkte vermogen van een warmtepomp.
In ISSO-blad 72 vind je richtlijnen voor de minimale inhoud van een boilervat voor een warmtepompinstallatie (zie tabel 'Minimale inhoud boilervat warmtepomp' ). Een boilervat kan op drie manieren worden ingezet:
•nachtstroom: alleen 's nachts opladen, laadtijd korter dan 8 uur
•standby: met een laadtijd korter dan 1,5 uur
•standby: met een laadtijd langer dan 1,5 uur.
10 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud Inzage
De laadtijd hangt af van het vermogen (en eventuele bijverwarming) van de warmtepomp en de inhoud van de boiler. Overigens kun je uit een boilervat nooit de volledige inhoud warm water aftappen. Een boilervat van 300 liter bevat bijvoorbeeld voor 80% warm water, dus 300 × 0,8 = 240 liter.
Minimale boilerinhoud (1 liter) indirect gestookte boiler door warmtepomp nachtstroom standby < 1,5 u laadtijd standby > 1,5 u laadtijd woning metwoning metwoning met aantal personen douchebaddouchebaddouchebad
1 en 2 144186969696138
3 1922349696144166
4 24028296117192234
5 288330120141240282
Minimale inhoud boilervat warmtepomp (ISSO-blad 72)
Desinfectie
Om legionella in het boilervat te voorkomen moet het water in de boiler minstens 1 keer per week worden verwarmd tot 60 °C en minstens 20 minuten op deze temperatuur blijven (ISSO-blad 30.5 en 55.1).
Een warmtepomp waarvan het koudemiddelcircuit een maximale temperatuur lager dan 60 °C kan leveren doet dit door middel van een elektrisch verwarmingselement (bijverwarming). Het elektrisch element kan in de warmtepomp zijn opgenomen, maar het kan ook een los elektrisch element zijn dat in het boilervat wordt gemonteerd. Vanwege het hoge energieverbruik van het element is het slim om het legionellaprogramma van de warmtepomp uit te voeren als de zonnepanelen van de klant (als die er zijn) hun maximale dagopbrengst hebben. Bijvoorbeeld s'middags rond 14:40 uur.
Elektrisch verwarmingselement voor een boilervat
Afgiftesysteem
Een warmtepomp heeft een hoog rendement bij een lage afgiftetemperatuur. Er is dus een lage temperatuur afgiftesysteem (LTV) nodig. In de praktijk wordt hierbij vaak gekozen voor vloerverwarming, eventueel in combinatie met wandverwarming en LTVconvectoren.
© Kenteq 11 Inzage
Vloer- of wandverwarming bestaat uit groepen (circuits) van verwarmingsleidingen die in de vloer of de wand zijn verwerkt. Alle leidingen samen hebben een groot verwarmingsoppervlak, zodat de woning met het relatief lage vermogen van de warmtepomp toch comfortabel verwarmd kan worden.
Vloerverwarming
Het warmteverlies van de woning bepaalt de benodigde capacatiteit van het vloerverwarmingssysteem. Deze capaciteit hangt af van de doorsnede en lengte van de leidingen en de onderlinge hartafstand.
Vloerverwarmingssystemen worden meestal opgedeeld in meerdere circuits, in plaats van een of twee circuits met lange leidingen. Want hoe langer de leiding, hoe meer warmte het water kan afgeven (bij verwarmen) of opnemen (bij koelen). Als je kiest voor meerdere ciruits zijn de leidingen van deze circuits korter. En in een korter circuit koelt het water minder af en hoeft de warmtepomp minder hard te werken om het water te verwarmen.
De leidingen worden meestal gelegd op een onderlinge hartafstand van 10 tot 15 centimeter. In ruimtes die relatief snel moeten worden opgewarmd kun je kiezen voor een kleinere hartafstand, zodat het totale verwarmde oppervlak in die ruimte groter is. Houdt er wel rekening mee dat de leidingen van een circuit hierdoor langer worden.
De ingaande- en uitgaande leiding van een circuit worden meestal naast elkaar gelegd, in een lus. Zo wordt de warmte beter verdeeld door de ruimte en wordt de vloer het meest gelijkmatig verwarmd. In grotere ruimtes worden meestal verschillende lussen of circuits gelegd om de ruimte gelijkmatig te kunnen verwarmen.
Verdelers
Vloerverwarmingslus
De leidingen van de verschillende verwarmingscircuits komen bij elkaar in de vloerverwarmingsverdeler. De verdeler zorgt er dus voor dat elke ruimte of zone een eigen circuit van leidingen heeft. Verder kun je de volumestroom water door elk circuit instellen met behulp van flowmeters en op die manier de warmte-afgifte per circuit inregelen.
Aanleggen van vloerverwarming
12 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud Inzage
Bij een LTV-systeem gebruik je een 'gesloten' vloerverwarmingsverdeler. De warmtepomp levert water met een lage temperatuur (bijvoorbeeld 35 °C) dat direct door de vloerverwarmingscircuits stroomt. Er hoeft dus niet te worden nagemengd met koud water, zoals bij de 'open' verdelers die je gebruikt bij HTV in combinatie met een gasketel.
Naregeling
Bij een naregeling worden er elektrisch bediende kleppen aangebracht op de circuits van de vloerverwarmingsverdeler. Deze kleppen worden bediend via een centrale thermostaat of met individuele thermostaten in de ruimtes waarin de circuits zijn aangebracht. Daardoor kun je de hoeveelheid warm water door de circuits traploos regelen, op basis van de warmtebehoefte in 1 of meer ruimtes.
Gesloten verdeler Open verdeler
© Kenteq 13 Inzage
Naregeling voor vloerverwarming
Buffervat
Fabrikanten van warmtepompen raden aan om een buffervat parallel aan het afgiftesysteem op te nemen, vooral als de verwarmingsinstallatie een naregeling heeft. In ISSO-publicatie 72 vind je richtlijnen voor de grootte van het buffervat. In het buffervat wordt verwarmd cv-water opgeslagen. Dit voorkomt dat de warmtepomp gaat pendelen.
Anti-pendel buffervat
Als de ruimtes op temperatuur zijn sluit de naregeling de kleppen van de vloerverwarmingscicruits. De warmtepomp kan zijn warmte dan toch kwijt in het buffervat en maakt daardoor langere 'runs'. Als de compressor uitgeschakeld is kan de installatie nog enige tijd worden verwarmd met de warmte die in het buffervat is opgeslagen.
Elektrische installatie
Een warmtepomp met (bijvoorbeeld) een afgiftevermogen van 8 kW en elektrische bijverwarmer neemt al snel 6 tot 10 kW op het uit het net. Een éénfase-aansluiting van 230 V, 1 x 35 A mag maximaal belast worden tot 8 kW. Daarom heb je zelfs voor kleine warmtepompen al snel een driefasen krachtstroomaansluiting nodig, bijvoorbeeld 400 V, 3 × 25 A. Als de woning dit niet heeft moet de netbeheerder de elektrische installatie aanpassen.
14 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud Inzage
Verder is de juiste elektrische beveiliging belangrijk. Volgens NEN 1010 moet de warmtepomp in de verdeelkast worden aangesloten op een aparte driefasen eindgroep, met een overstroombeveiliging (installatieautomaat) die is afgestemd op het vermogen van de warmtepomp. Verder moet je rekening houden met de selectiviteit van de beveiligingen, bescherming tegen aanraking (aardingsysteem) en aanvullende beveiliging (aardlekschakelaar).
Huisinstallatie met driefasenaansluiting voor een warmtepomp
Let op!
•Je mag de elektrische installatie in de groepenkast alleen aanpassen als je opgeleid bent tot elektrotechnisch monteur en bevoegd bent (Vakbekwaam Persoon VP). Omdat goede elektrotechnici op dit moment (2022) steeds moeilijker te vinden zijn is het waardevol als je deze bevoegdheid als warmtepompmonteur hebt.
•Als de netbeerder de aansluitwaarde moet verhogen (bijvoorbeeld van 1 x 35 A naar 3 x 35 A) betaalt de klant jaarlijks meer kosten voor vastrecht.
1. Welke methode voor het bepalen van het afgiftevermogen van een warmtepomp is het meest nauwkeurig?
A.op basis van kengetallen warmteverlies
B.op basis van huidig gasverbruik
C.op basis van een warmteverliesberekening
© Kenteq 15 Inzage
2. Hoe moet je een warmtepomp instellen om legionellavorming in het boilervat te voorkomen?
A.minimaal 2 x per week verwarmen, minstens 10 minuten op 65 °C
B.minimaal 1 x per week verwarmen, minstens 15 minuten op 60 °C
C.minimaal 1 x per week verwarmen, minstens 20 minuten op 60 °C
1.2 Installeren van warmtepompen
Hier lees je waar je op moet letten bij het installeren van warmtepompinstallaties voor woningen.
Voorschriften en regels
Bij het installeren van een warmtepomp moet je je houden aan de actuele wet- en regelgeving voor warmtepompinstallaties. Onder andere:
•meldingsplicht/vergunning voor open en gesloten bodemsystemen
•vergunning voor grondboringen
•F-gassenverordening
•geluidsnormen voor buitenunits
•elektrotechnische normen (NEN 1010/NEN 3840)
•ISSO-publicaties
•KOMO-certicering
Meer hierover vind je op de websites van het NPW (Nederlands Platform Warmtepompen) en de DHPA (Dutch Heat Pump Association).
Hulpmiddelen fabrikant
Fabrikanten van warmtepompen bieden verschillende hulpmiddelen aan voor installateurs. Bijvoorbeeld:
• trainingen
•handleidingen, instructies en schema's
•online tools (warmtepompselectie, energiebesparing, boilerinhoud)
•overzichten van de belangrijkste instellingen
•technische artikelen.
Handleidingen en instructies
Gebruik bij het installeren van de warmtepomp de meest actuele handleidingen en installatie-instructies van alle componenten (bijvoorbeeld: binnen- en buitenunit, naregelingen, buffer- en boilervat).
16 Warmtepompen Ontwerp, installatie en onderhoud
Inzage
