Datum: 21-2-2022 Vakblad warmtepompen
De hogetemperatuurwarmtepomp van energiebedrijf Vattenfall is niet altijd een één-op-één-ketelvervanger. Alleen huizen met radiatoren met een maximale aanvoertemperatuur van 70 °C en delta-T van 20 °C zijn direct geschikt voor de warmtepomp met het kritische koudemiddel CO2. In een onbekend aantal woningen is vervanging van (een deel) van de radiatoren nodig.Een paar maanden geleden rukten landelijke kranten uit voor de presentatie van de hogetemperatuurwarmtepomp van Vattenfall. De communicatieafdeling gebruikte ronkende termen als ‘de één-op-één-ketelvervanger’. Binnen twee dagen maakt Vattenfall-dochter Feenstra een woning gasloos, zonder aanpassing aan radiatoren, luidde de boodschap. Het geheim is de warmtepomp met het koudemiddel CO2 (R744). Het gaat om een natuurlijk koudemiddel zonder milieubelasting, dat in staat is om cv-water met een hoge temperatuur te maken, zelfs tot 85 °C. Dat is vergelijkbaar met de temperatuur die een gasgestookte cv-ketel levert. Daarom ziet Vattenfall er een ketelvervanger voor bestaande woningen in.
Projectleider Wouter Wolfswinkel benadrukt steeds de belangrijkste randvoorwaarde. Zo moet de warmtepomp een zo laag mogelijke retourwatertemperatuur voor zijn kiezen krijgen. Dan is er voldoende energie uit het koudemiddel CO2te halen, schreven we eerder. Daartoe komt er een slim buffervat bij de warmtepomp (zie kader). Ook is het noodzakelijk om de radiatoren nauwkeurig in te regelen zodat het cv-water maximaal afkoelt. Alle radiatoren krijgen inregelventielen; traditionele exemplaren of met de hand bedienbare thermostaatkranen op de retour. Die zijn instelbaar op een retourwatertemperatuur van maximaal 45°C.
Het ontwerptemperatuurtraject van de radiatoren is een ander aandachtspunt. De warmtepomp, afkomstig van de Japanse fabrikant Denso, functioneert het best in huizen met een cv-systeem met een ontwerptemperatuurtraject van 70/50 °C. Bij een buitentemperatuur van -10 °C gaat het water de radiator in met een temperatuur van 70 °C, en bij het verlaten van de radiator heeft het een temperatuur van 50 °C. In de radiator koelt het dus 20 °C af. De truc van Vattenfall is het knijpen van de flow over radiatoren, zodat de retourtemperatuur daalt naar 40 °C. Om dezelfde warmteafgifte te houden, stijgt de aanvoertemperatuur naar 80 °C. Wolfswinkel: “Zo wordt dezelfde gemiddelde temperatuur over de radiator verkregen als waarop hij is gedimensioneerd.”
Het is de vraag of de truc opgaat voor veel huizen met een cv-ketel. Het temperatuurtraject 70/50 °C is afwijkend. Vroeger was 90/70 gebruikelijk, de laatste drie decennia is 75/65 het meest gangbaar. Temperatuurtabellen van radiatorfabrikanten gaan veelal uit van die temperaturen. Zelfs 80/70 is de laatste twee decennia niet ongewoon. Vanwege de hoge staalprijzen na 2000 kregen installateurs in projectmatige nieuwbouw de opdracht om radiatoren fysiek te verkleinen. Soms rekenden ze zelf met postzegelradiatoren om een lage offerte te kunnen aanbieden. Een radiatorsysteem berekend op 75/65 kun je aan de bovenkant 10 °C opplussen en aan de onderkant 10 °C naar beneden zonder dat de radiator in vermogen inboet. Maar de retourtemperatuur van 55 °C is dan te hoog, zegt Wolfswinkel. “Tot 45 graden retour kan nog wel, maar daarboven gaat het systeem in storing.”
Volgens Vattenfall blijkt uit CBS-data dat in Nederland zo’n 2,5 tot 3 miljoen huizen in principe geschikt zijn voor de hogetemperatuurwarmtepomp. Het toestel is in staat om die huizen met maximaal 11 kW piekvraag te verwarmen. Dat betekent niet dat alle radiatoren direct geschikt zijn, beseft Wolfswinkel. Het meest eenvoudig zijn woningen uit de jaren 70 of 80 die al eens zijn nageïsoleerd zodat de radiatoren overcapaciteit hebben.
Vattenfall zelf zag in woningen jonger dan twintig jaar veelal een ‘karig’ radiatorvermogen. Wolfswinkel ziet het niet zo somber in. “Het overgrote deel van de bestaande woningvoorraad betreft woningen van vóór het eerste bouwbesluit van 1992. Dat zijn precies de woningen die nog betrekkelijk eenvoudig kunnen worden nageïsoleerd en dus een overgedimensioneerd afgiftesysteem hebben dat wél kan omgaan met het veranderende temperatuurtraject.”
Een huis met krappe radiatoren is niet meteen afgeschreven voor de Vattenfall-warmtepomp. Meestal is er door het bijplaatsen van een of twee radiatoren of door het vervangen van eenplaats-radiatoren door dubbelwandige exemplaren een mouw aan te passen. Van warmtestuwende ventilatoren onder radiatoren, de zogenaamde radiatorboosters, is Wolfswinkel geen fan. “Het werkt, maar je zit met geluid en je moet een voeding hebben. Het is vaak beter om een radiator toe te voegen of te vervangen.” Volgens Wolfswinkel is door het inregelen al flinke winst te boeken. “Het is best schrikken om te zien hoe slecht het gemiddelde afgiftesysteem is ingeregeld.”
Opvallend is dat Vattenfall een jaarrendement – oftewel SCOP – communiceert dat in de praktijk zou uitkomen op 2,6. Dat is lager dan de SCOP van 3,5 tot 3,7 die een lagetemperatuurwarmtepomp in Nederland kan halen. Door de hoge temperatuur levert de CO2-warmtepomp efficiency in, verduidelijkt Wolfswinkel. Met zo’n relatief lage SCOP is er nauwelijks sprake van energiekostenbesparing. Uitgaande van de gasprijzen van 2021 moet een warmtepomp minimaal een SCOP van ongeveer 2,2 halen om überhaupt te besparen op energiekosten. “Het moet energiekostenneutraal zijn. Als je overstapt op deze warmtepomp mag je nota niet stijgen.”
Een hybride warmtepomp levert bewoners wel direct financieel voordeel op. Waarom dan toch kiezen voor de CO2-warmtepomp van Vattenfall? “We hebben dit systeem ontwikkeld omdat we een klimaatdoelstelling hebben. Die gaat over het reduceren van de broeikasgasuitstoot. Daar moeten we als branche beter over nadenken: als het verduurzamen van de woning per definitie een positieve financiële businesscase zou hebben, hadden we geen klimaatprobleem.”
Een hybride warmtepomp vindt Wolfswinkel een ‘tussenoplossing’. “Voor een hybride warmtepomp in een woning die uiteindelijk all-electric moet worden verwarmd, investeren mensen nu 5.000 tot 8.000 euro, en over twaalf jaar moeten ze alsnog investeren in een all-electricoplossing. Dat geld hebben ze weggegooid. Bovendien moeten we een stap zetten naar natuurlijke koudemiddelen, en die hebben een iets lagere COP.”
Door alle aandacht voor de hogetemperatuurwarmtepomp van Vattenfall zouden we haast vergeten dat er al een type warmtepomp is dat een hoge watertemperatuur kan maken. Het gaat om warmtepompen met het natuurlijke koudemiddel propaan (R290). Zeven leveranciers (Auer, Vaillant, Nibe, alpha innotec, Wolf, Triple Solar en Ecoforest) hebben voor de Nederlandse woningmarkt zulke warmtepompen in het leveringspakket. Het koudemiddel propaan kan een eindtemperatuur van zo’n 75 °C bereiken, zonder de noodzaak van een extreem lage retourtemperatuur.
Directeur Martin Wendels van Wolf Energiesystemen keek met lichte verbazing naar alle media-aandacht rond de CO2-warmtepomp. “Er zijn eerder proeven gedaan met CO2-warmtepompen. Ja, ze kunnen een hoge temperatuur halen, maar dan heb je wel een grote delta-T nodig.” Warmtepompen met R290 kunnen ook een hoge aanvoer halen, maar zonder de eis van een lage retour, betoogt Wendels. “Dan zie je dat ze sowieso een hoger rendement hebben.”
Volgens Wendels is bij een hogetemperatuurafgiftesysteem een ‘beduidend’ hogere SCOP dan 2,6 haalbaar. Zeker als er aandacht wordt besteed aan het inregelen van radiatoren en het inpassen van een buffervat in het systeem. In zo’n situatie is de flow over een radiator minder kritisch. Wolf beweert dat de warmtepomp met R290 een SCOP haalt van 4,92, maar dat lijkt alleen bij vloerverwarming het geval.
Hoe kijkt een leverancier van warmtepompen op propaan naar de komst van een hogetemperatuurwarmtepomp op CO2? Wendels: “Ik heb vertrouwen in deze concurrent en dat ze het systeem op een goede manier gaan inzetten. Maar zou ik het aanraden aan een goede vriend? Ik denk dat er betere alternatieven inzetbaar zijn.” Ook verwacht hij dat de CO2-warmtepomp een dure oplossing zal blijven. “CO2 als koudemiddel heeft technische consequenties als je kijkt naar de interne drukken. De productiekosten van componenten zijn daardoor hoger.”
lees artikel/document (opent nieuw scherm/tabblad)
Deel dit bericht
pageviews: 10163