Bevroren warmtepomp

Ik heb nu 5 jaar een warmtepomp in gebruik en ben daar best tevreden over. Ik heb er al wat blogjes over geschreven. Het hele verwarmingssysteem heb ik zelf gebouwd door verschillende oplossingen te integreren. De warmtepomp zelf is van Chinese makelij. Simpel aan/uit maar redelijk efficiënt en weinig tot geen mogelijkheden om hem speciaal aan te sturen. Toch ben ik gaan zoeken naar manieren om met zo min mogelijk energie het huis en het tuinhuis te verwarmen. En verwarmen met een stooklijn is zoiets.

De eerste 4 jaar schakelde de warmtepomp in als de temperatuur in het buffervat onder de 35 graden Celsius kwam. Dat zou de ideale temperatuur moeten zijn voor de vloerverwarming. Maar ik merkte ook dat het tuinhuis daar eigenlijk tekort aan had. Er zitten wat leidingverliezen in de ondergrondse leidingen en het is een houten huisje met weinig accumulerend vermogen. Bovendien werd het buffervat ook wel eens onnodig opgewarmd naar die 35 graden. Bijvoorbeeld als er helemaal geen warmtevraag was.

Het optimaliseren is dus begonnen met het koppelen van het opwarmen aan de warmtevraag. En als het tuinhuis warmte nodig had, verhoogde ik de temperatuur met 3 graden om het verlies te compenseren. Het hielp in het energieverbruik maar er moest meer inzitten. In de tijd dat ik het huis nog met een gas CV ketel verwarmde, heb ik de weersafhankelijke regeling met een stooklijn juist uitgeschakeld. Dat had een positief effect op de gasrekening.

Tijd om mij eens te verdiepen in het concept van stooklijnen: afhankelijk van de buitentemperatuur en enkele variabelen bereken je de optimale en gewenste temperatuur van het water dat in de vloerverwarming wordt gepompt. In veel stooklijnberekeningen kun je ook rekenen met het vermogen van de warmtebron. In mijn geval kan dat niet, de warmtepomp is een aan/uit systeem en werkt niet modulerend. Dat maakt mijn formule iets eenvoudiger.

Formule voor stooklijn berekening

Er is heel erg veel te lezen op Internet over stooklijnen en adaptief stoken. Ik heb mij beperkt tot een relatief eenvoudige aanpak en heb proefondervindelijk de volgende formule samengesteld en toegepast:

Stookwaarde = 20 + Stooklijn * (voetpunt – buitentemperatuur )

  • De stookwaarde is dan de temperatuur die nodig is voor de vloerverwarming. En die waarde is geen vaste waarde maar deze is afhankelijk van een paar variabelen:
  • 20 is de basis temperatuur (zonder verliezen) om de woning op 20 graden te houden bij een buitentemperatuur van 20. Deze waarde is o.a. afhankelijk van je eigen gewenste comfort maar ook van de warmteverliezen én warmte inbreng (vd zon bijvoorbeeld) van de woning. Ik heb deze waarde proefondervindelijk vastgesteld.
  • Stooklijn is een vast getal dat past bij het type verwarmingsinstallatie, het afgiftesysteem dus en de mate van isolatie. Voor vloerverwarming kies je 0.7. Voor radiatoren kun je 1.2 kiezen en voor een gecombineerd afgifte systeem van vloerverwarming en radiatoren bijvoorbeeld 1.0. Uit mijn gas-cv-tijdperk weet ik dat de waarden in de handleidingen veel hoger waren en meestal afgestemd op een hoge ketelwatertemperatuur. Om die reden heb ik de stooklijn voor het tuinhuis op 0.9 ingesteld. Met een lagere temperatuur van 55 graden kan ook de Stooklijn-waarde naar beneden. Idem voor een lage temperatuur warmtepomp in een super geïsoleerd huis met een optimaal warmteafgiftesysteem.
  • Voetpunt is het punt waarop bij een buitentemperatuur van 20 graden, het warmteafgiftesysteem nog warmte afgeeft om de 20 graden (de basis temperatuur) in huis te behouden. Ik gebruik hiervoor 2 waarden: 20 voor de woning en 24 voor het tuinhuis waarbij de correctie in de leidingverliezen dan worden verrekend.
  • Buitentemperatuur is de gemeten buitentemperatuur van een sensor van het domoticasysteem.

Al deze waarden moet je proefondervindelijk vaststellen. Daar gaat wel wat tijd overheen! Ik had veel data verzameld in de afgelopen jaren en kon de verkregen meetgegevens mooi naast de berekende waarden leggen om te bekijken of de formule standhield. Een Excelsheet kan helpen om de berekende waarden per temperatuur te vinden:

En dit resulteert dan in een grafiek:

Ik heb de formule vervolgens verwerkt in een script voor mijn domotica systeem:

! Script voor stooklijn berekenen en stelt var VV Stookwaarde in

! Dit script berekent de stookwaarde obj2 aan de hand van een formule en een paar vaste waarden

! de formule is Stookwaarde = 20 + Stooklijn * ( voetpunt – buitentemperatuur (obj1) )

! het voetpunt is vastgesteld op 24 graden voor Tuinhuis en 20 graden voor de woning

! De stooklijn is vastgesteld op 0,9 (vloerverwarming met verlies) voor tuinhuis en 0,7 voor de woning

! de buitentemperatuur wordt in een ander script gemeten en berekend en is een Variabele obj1

! de berekende aanvoertemperatuur wordt in een variabele gestopt voor verdere verwerking

! in het besturingsprogramma voor de Warmtepomp obj8

!Defineer de variabelen

real obj1 = dom.GetObject(“HmIP-RF.0010DD898987E1:1.ACTUAL_TEMPERATURE”).Value();

real obj2 = dom.GetObject(‘VV Stookwaarde’);

real obj5 = dom.GetObject(“ThermTHaanv”);

var obj6 = dom.GetObject(‘WP-Stay-Off’);

var obj7 = dom.GetObject(‘Warmtevraag Tuinhuis’);

var obj8 = dom.GetObject(“BidCos-Wired.PEQ1418450:1.STATE”);

var obj9 = dom.GetObject(‘Warmtevraag Woning’);

var BuitenTemp= obj1;

var Stookwaarde = obj2.Value();

var Aanvoer = obj5.Value();

var WPuit = obj6.Value();

var WarmtevraagTuinhuis = obj7.Value();

var WarmtevraagWoning = obj9.Value();

!bereken nu het voetpunt en de stooklijn

if (WarmtevraagWoning == 1)

{

real Voetpunt = 20.0;

real Stooklijn = 0.7;

if (WarmtevraagTuinhuis == 1)

{

real Voetpunt = 24.0;

real Stooklijn = 0.9;

}

!Bereken nu de Stookwaarde

if (Voetpunt == 0)

{

real Voetpunt = 20;

real Stooklijn = 0.7;

}

Stookwaarde = 20.0 + (Stooklijn * (Voetpunt – BuitenTemp));

WriteLine (Stookwaarde);

!Schrijf de stookwaarde terug naar Variabele

dom.GetObject (obj2).State(Stookwaarde);

! Nu gaan we de Warmtepomp sturen

!Controleer eerst of de Warmtepomp aan staat ivm energiesturing, anders exit

if (WPuit == 1)

{

! (“de warmtepomp staat uit”);

obj8.State(0);

quit;

}

! Nu gaan we de Warmtepomp sturen

! Controleer daarna of er warmtevraag is, anders exit

if ((WarmtevraagTuinhuis == 0) && (WarmtevraagWoning == 0))

{

! (“er is geen warmtevraag”);

obj8.State(0);

quit;

}

! Controleer de aanvoer temperatuur

if (Aanvoer > Stookwaarde)

{

! (“er hoeft geen warmte geleverd te worden”);

! schakel dan de warmtepomp uit

obj8.State(0);

quit;

}

if (Aanvoer < Stookwaarde)

{

! (“er is warmte nodig”);

! schakel de warmtepomp aan

obj8.State(1);

}

Groot besparingseffect

Dit script draait nu ruim 15 maanden en ik heb dus een heel stookseizoen kunnen kijken welk effect dit zou hebben op comfort en elektriciteitsverbruik. Er is geen comfort verschil. Door de juiste waarden te kiezen (proefondervindelijk vastgesteld) en deze te vertalen naar de formule, is een prima comfort in zowel de woning als in het tuinhuis te vinden. Maar de verschillen in energieverbruik zijn spectaculair; er is maar liefst 29% energie bespaard met deze regeling!

Dus het verschil tussen een dynamische regeling op basis van buitentemperatuur of een regeling die warmte vasthoudt in een buffer is zo groot dat ik mijzelf afvraag waarom ik dit niet eerder heb bedacht.

Bijkomend effect: verhoogde opbrengst van zonneboilers

En dan is er nog iets. Doordat de temperaturen in het buffervat nu lager waren, bleek de zonneboiler beter instaat om in de winterperiode toch nog warmte toe te voegen. De zonneboilers komen in de winter normaal gesproken niet boven de 30 graden uit. Maar doordat het buffervat nu minder warm werd gestookt door de warmtepomp konden de zonneboilers toch nog een bijdrage leveren. En dat levert dus nog een extra rendement op voor de warmtepomp omdat de retourtemperatuur van de vloerverwarming onderin het buffervat wordt gemengd met de afgifte van de zonneboilers. En laat die temperatuur nou net op of boven de retourtemperatuur komen. De winst in de koude kwartalen is bijna 110%!

Secundaire winst

Er is ook nog bijvangst. Door deze regeling hoeft de warmtepomp niet meer te pendelen rondom de vastgestelde waarde van 35 graden. Hij wordt nu alleen geschakeld als er werkelijk warmtebehoefte is. Daarnaast wordt de warmtepomp voor een periode van minstens 20 minuten aangeschakeld. Overtollige energie wordt daarmee alsnog in het buffervat opgeslagen maar algemeen draait de warmtepomp veel rustiger, minder vaak gestart en zal daardoor de levensduur toenemen.

Hoera.

Geef een reactie

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