Bevroren warmtepomp

De winterweek van begin februari 2021 was de beproeving voor huishoudens met een warmtepomp. In huize Halewijn draait de Lucht/Water warmtepomp nu de 3e winter en inderdaad, het was een hele ervaring om te zien hoe het bij strenge vorst zou zijn.

Hoeveel warmteafgifte is er nodig voor onze woning?

Wij hebben een zeer grote woning van ruim 400 m2 oppervlak, waarvan circa 350 m2 verwarmd wordt (inpandige garage wordt niet verwarmd want profiteert van stralingswarmte). Daarnaast hebben wij een tuinhuis van 48 m2 dat eveneens volledig verwarmd wordt. De totale warmtebehoefte is piekvermogen 22 kW (berekend bij een transmissieverlies van 64 W/m2) en wordt afgestaan via vloerverwarming. De lucht/water warmtepomp capaciteit is echter maar 10,5 kW. Om toch voldoende warmte te kunnen bieden om de hele woning (incl. tuinhuis) te verwarmen zijn dan meer vollasturen nodig. In plaats van 1650 uur moet de warmtepomp 4000 uur per jaar draaien (berekend). Gelukkig zijn niet al die uren nodig omdat er ook nog verwarmd wordt met een zonneboiler. Vanaf half maart tot half oktober kan de zon bijna alle benodigde warmte leveren. En in die vorstweek zijn er 3 dagen geweest waarop de zonneboiler vanaf 11:00 tot circa 16:00 uur de verwarming geheel kon overnemen.

Effect van lage temperatuur is fors

Toch was de vorstweek wel een paar keer een behoorlijke uitdaging. Onderstaande grafiek laat je de vrijdag 12 februari zien. Het was die nacht -10 graden en tot ver in de ochtend -8 graden en dat resulteerde dat de warmtepomp maar iets meer dan 6 kWh aan energie kon afgeven. In de loop van de ochtend liep dat weer op tot circa 10 kWh. Vooral omdat de zonneboiler (4-12kWh) mee ging draaien. Uiteindelijk kon de warmtepomp zelfs af en toe een pauze nemen.

Door die lage 6 kWh koelt ons huis dan af. In het tuinhuis was de temperatuur 19°C ipv 20,5°C en ook in de hoofdwoning bleef de temperatuur in sommige kamers op of onder de 19°C, ondanks dat ik de nachtregeling had uitgeschakeld en aanstuurde op een continue temperatuur van 20,5°C.

Extra verwarmingscapaciteit is noodzakelijk

Als bijverwarming schakelt de warmtepomp in die situaties zelf een verwarmingselement in van 4.5 kW. De totale warmteafgifte blijft dus ruim boven de 10 kWh maar het elektriciteitsverbruik neemt fors toe van circa 2.7 kWh naar 7.2 kWh. Gelukkig heb ik nog een 3e alternatief; een hout-CV-kachel die ook circa 10kW aan warmte kan afstaan via het buffervat aan de vloerverwarming in huis en in het tuinhuis.

Behalve het energieverlies van circa 4 kW beneden -7°C, treedt er nog een ander fenomeen op. De temperatuur van het water dat uit de warmtepomp komt, zakt tot ongeveer 28 graden. Dat is nog net voldoende voor het woonhuis, maar de leidingverliezen naar het tuinhuis verwachten een toch echt circa 5°C hogere aanvoertemperatuur. De enige manier om dat te compenseren is door het verwarmingselement aan te laten schakelen.

Ontdooicyclus geeft extra beperkingen

Er zijn mij nog een paar andere dingen opgevallen. De warmtepomp moet bij deze lage temperaturen elke 45-50 minuten een ontdooicyclus starten. Je ziet dat in de grafiek terug op de tijdstippen 11:30, 12:15, 13:05. De ontdooicyclus duurt ongeveer 5 minuten maar levert gemiddeld 15 minuten warmteverlies op die slechts deels door het verwarmingselement wordt opgevangen. Het kost circa 10 minuten tijd voordat de warmtepomp weer op de juiste werktemperatuur is gekomen.

En als het gezin ‘s-ochtends onder de douche gaat, schakelt de warmtepomp minstens 15 minuten uit om de doorstroomverwarmer voorrang te geven zodat de zekeringen er niet uitvliegen. Dat kan met 3 douchebeurten zo maar 1 ½ uur zijn. En samen met de ontdooicyclus zie je dat de temperatuur in het buffervat én in huis, dan kan zakken. En het duurt echt wel weer even voor de warmtepomp mét de beperkte capaciteit dat weer heeft ingehaald. In de volgende grafiek is dit goed te zien.

De rode lijn geeft de uitgaande temperatuur weer voor de vloerverwarming. De blauwe lijn toont de energie output. De uitgaande temperatuur schommelt in de avond/nacht rond de 35°C maar neemt af naarmate de buitentemperatuur verder daalt. Tussen 5 en 6 uur is de laagste temperatuur bereikt (circa 28°C) en vanaf dat moment wordt de warmtepomp uitgeschakeld tot 8:45 ivm douchebeurten voor het hele gezin. En nog een uitslaper om 9:20. Pas na 10:00 uur kan de warmtepomp weer op volle kracht draaien en duurt het tot minsten 13:00 uur voordat er weer een goede 35°C kan worden behaald. En nog later in de middag op 40°C komt om ook het tuinhuis goed te kunnen verwarmen.

Kleine maatregelen

Ik heb deze week een paar ingrepen gedaan om het huis voldoende warm te houden.

  • Naast de al genoemde uitschakeling van de nachtverlaging heb ik de uitschakeltijd van 15 minuten tijdens/na een douchebeurt verlaagd naar 5 minuten.
  • De warmtepomp schakelde op de temperatuur in het buffervat. Ik heb de sensor verplaatst naar het punt waar de temperatuur gemeten wordt voordat deze het cv-circuit in gaat. Dit zorgt ervoor dat er geen warmte meer overbodig wordt gebufferd en dat de warmtepomp alleen inschakelt als er ook echt warmtevraag is. Dit zal ertoe leiden dat het aantal draaiuren wordt verminderd. Nadeel is dat er minder warmte wordt gebufferd.
  • Verder heb ik de houtkachel gedurende de koude dagen alleen in de ochtenduren hoeven gebruiken om het buffervat op een gemiddelde temperatuur van 35°C te brengen waarna de warmtepomp (en later de zonneboiler) het weer kon overnemen.
  • In de nachtelijke uren heb ik het elektrische verwarmingselement geprogrammeerd laten schakelen om zo tijdelijk wat extra warmte in het buffervat op te kunnen wekken. De COP gaat daarmee van 3.9 naar 1.7 en het kostte deze week 150 kWh extra verbruik die weer met gesaldeerde zonenergie zal moeten worden gecompenseerd.

Grote maatregelen?

Een betere maatregel is natuurlijk om de capaciteit van de warmtepomp te vergroten. Dat zou betekenen dat ik deze moet vervangen door een zwaarder exemplaar. Maar dat is dan alleen voor die paar heel koude dagen. De berekende capaciteit van 22kW betekent een hele grote pomp. Of een cascade schakeling met twee pompen. Ik heb nog een defecte pomp staan. Misschien moet ik die repareren? Met een kleine pomp lukt het wel, maar zal de slijtage groter zijn en de levensduur korter. Of moeten we genoegen nemen met de houtkachel voor die paar dagen per jaar dat het nodig is? Er is nog wat om over na te denken.

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.