Kies voor installatiecomponenten afgestemd op warmtepompen

Lucht- en vuilafscheiders extra belangrijk in warmtepompopstellingen

Het is niet slim om in een warmtepompopstelling installatiecomponenten te gebruiken die bedoeld zijn voor een ketelopstelling. Het is inderdaad zo dat een warmtepomp ook dient beschermd te worden tegen vuil of lucht, maar kies hiervoor voor componenten die zijn aangepast aan de hogere debieten en lagere temperaturen waarop een warmtepomp werkt.

Afgestemd op warmtepompen

Net zoals bij een installatie met een ketel, maakt ook een warmtepompinstallatie gebruik van water of een water-glycol mengsel als overdrachtsmedium. Om de warmte en koude optimaal over te dragen én schade aan systeemcomponenten te vermijden, is een goede kwaliteit van het overdrachtsmedium essentieel (geen lucht, vervuiling,…), en dient ook de systeemdruk en doorstroomsnelheid hiervan te worden bewaakt.

Het grote verschil tussen een ketel en warmtepomp is echter, dat een warmtepomp:

• in essentie een lagetemperatuuropwekker is (al zijn er vandaag ook hogetemperatuurwarmtepompen op de markt);
• ook gebruikt wordt om te koelen;
• het efficiëntst presteert bij een kleine delta T (een klein verschil tussen de aanvoer en retour temperatuur): als gevolg van de lage delta T in warmtepompinstallaties, is er een relatief hoge volumestroom nodig. Door de hogere debieten (aantal liter dat doorstroomt per seconde) zijn er bij voorkeur grotere diameters van de leidingen nodig. Wanneer er ook nog gekoeld wordt met de warmtepomp wordt de delta T nog kleiner en zijn de debieten nog hoger.

De juiste componentkeuze

Het is belangrijk om de componentkeuze hierop af te stemmen. De componenten geschikt voor warmtepompinstallaties zijn zo ontworpen dat ze overweg kunnen met de grotere doorstroomsnelheden en lagere temperaturen. Andere belangrijke parameters bij de componentkeuze zijn:

• het temperatuur- en drukbereik (de temperaturen liggen lager, de drukken zijn gelijkaardig aan die in een ketelinstallatie)
• de bestandheid tegen condensatie (bij systemen die koelen op lage temperatuur (lager dan 17°C) kan er condensatie optreden ter hoogte van leidingen, kleppen, filters...)
• de stromingsweerstand (door de hogere debieten kan ook het drukverlies toenemen in de componenten)
• de comptabiliteit met actieve koeling
• de onderhoudsvriendelijkheid (de demonteer- en inspecteerbaarheid)
• de levensduur en materiaalkeuze (corrosiebestendigheid)

Een doordachte componentkeuze is belangrijk voor:

• een hogere efficiëntie (dankzij een optimale werking)
• een langere levensduur (doordat componenten beter beschermd worden tegen vuil- en luchtafscheiding, niet overbelast worden of verkeerd gebruikt worden)
• lagere onderhoudskosten (door minder storingen en minder slijtage van de componenten)

Welk expansievat?

In een warmtepompinstallatie is er net zoals bij een ketelinstallatie een expansievat en een veiligheidsventiel nodig om de druk in het systeem te bewaken.

Expansievaten en veiligheidsventielen voor ketels kunnen ook gebruikt worden voor warmtepompinstallaties. De opbouw en het materiaal zijn immers hetzelfde. De dimensionering dient wel correct te gebeuren (aangezien de delta T en het totale watervolume verschillen).

Bij warmtepompen met een grote inhoud ( buffervat + afgiftesysteem) is de inhoud van het expansievat vaak te klein als die gewoon wordt overgenomen van een ketelinstallatie.

Welke luchtafscheider?

De aanwezigheid van zuurstof, bestanddeel van lucht, in een verwarmingsinstallatie is onvermijdelijk. Er zit altijd lucht opgelost in het water. Ook bij het opstarten, bijvullen of door microlekkages komt er lucht in de installatie.

Lucht is niet gewenst in een verwarmingsinstallatie. Zuurstof oxideert metaal, wat leidt tot roest, die de leidingen, componenten en radiatoren beschadigt, maar waardoor ook metaaldeeltjes door de installatie gaan zwerven die voor problemen kunnen zorgen in pompen, ventielen en regelkleppen.

Lucht isoleert ook en werkt als een rem op de warmteoverdracht en dus ook op het rendement van de installatie. Lucht kan bovendien ook voor storende geluiden (bv. door cavitatie) zorgen. Redenen genoeg dus om lucht in de installatie tegen te gaan.

Het is erg belangrijk dat uw installatie voorzien is van goede ontluchters en afscheiders, zowel aan de bronzijde als aan de afgiftezijde.

Vlotterontluchter: de belangrijkste functie van de vlotterontluchter is het evacueren van de lucht tijdens het vullen van de installatie. Eenmaal de installatie is opgevuld, haalt de ontluchter vrij drijvende luchtbellen uit de installatie.

Microbelafscheiders: in een ketelinstallatie doet een microbellenluchtafscheider wat de vlotterontluchter niet kan, namelijk de microbellen uit de installatie verwijderen. Die zijn veel kleiner en moeilijker te vangen dan de vrij drijvende luchtbellen. Het probleem bij een lagetemperatuuropwekker zoals een warmtepomp is dat conventionele microbellenluchtafscheiders minder goed bij lage temperaturen werken. De microbellen komen immers niet zo goed vrij bij lage temperaturen.  Een oplossing hiervoor is een luchtafscheider die de microluchtbellen uit het water haalt door de druk te verlagen. Er zijn hier verschillende oplossingen voor zoals een hoogrendement luchtafscheider of via een drukstapontgasser.

Welke vuilafscheider?

Door het gebruik van warmtewisselaars met kleine kanalen, de hogere doorstroming en de lagere systeemtemperatuur zijn warmtepompinstallaties kwetsbaarder voor vuil. Zo kan het rendementsverlies vlot oplopen tot 30% als er in de warmtepompinstallatie slibvorming is door vervuiling.

Daarnaast kunnen vuildeeltjes, zoals magnetiet, zand of cement, in een cv-installatie grote schade veroorzaken. Denk maar aan smalle doorgangen van warmtewisselaars die verstopt raken. En aan corrosie in de leidingen, warmtepomp en andere appendages. Daarom is de plaatsing van een vuilafscheider essentieel voor de werking en levensduur van de installatie.

In se zien vuilafscheiders voor warmtepompen er qua opbouw hetzelfde uit als die voor ketels. Wel zien we dat fabrikanten aanpassingen hebben doorgevoerd aan hun gamma vuilafscheiders om de interne weerstand van de vuilafscheiders tot een minimum te beperken.

De hogere waterdebieten in de warmtepompinstallaties kunnen immers de weerstand van leidingen en componenten verhogen in vergelijking met traditionele verwarmingsinstallaties. Hoe minder weerstand o.a. de circulatiepomp moet overwinnen, hoe minder energie de installatie verbruikt.

Het wordt aangeraden om te kiezen voor magnetische vuilafscheiders met een vuilfilter, omdat deze hun reinigingstaak het beste uitvoeren.

Hoe beschermen tegen vorst?

Monoblock warmtepompen moeten beschermd worden tegen vorst omdat het systeemwater door de buitenunit stroomt. In geval van technische panne of stroomuitval kan dat water bevriezen en vorstschade veroorzaken aan de buitenunit.

Dat kan voorkomen worden door aan het systeemwater glycol toe te voegen. Geschikte glycolmengsels voor warmtepompen bevatten een combinatie van pH-buffers en corrosie-inhibitoren, en hebben een Belgaqua certificaat categorie 3 volgens NBN1717. Let wel niet alle componenten van de verwarmingsinstallatie zijn geschikt voor glycol. Om die componenten te beschermen en van het glycolcircuit te scheiden, wordt er een scheidingswisselaar gebruikt.

In plaats van met glycolmengsels te werken, kan de buitenunit ook beschermd worden met antivrieskleppen (of anders gezegd vorstbeveiligingskleppen). Een vorstbeveiligingsklep heeft een voeler die is ondergedompeld in het systeemwater en meet de temperatuur van het systeemwater. Normaliter gaan de kleppen druppelsgewijs open bij 2 à 3 °C. De klep grijpt dus automatisch in om uitzetting van bevriezend water op te vangen (door ervoor te zorgen dat het water in beweging is en niet zal bevriezen) en beschermt zo de warmtepomp tegen beschadigingen.

Er wordt zowel op de aanvoer- als op de retourleiding een vorstbeveiligingsklep geplaatst, om te voorkomen dat er restwater in de leiding achterblijft dat kan bevriezen.

Aangepaste drieweg kogelafsluiter?

Bij gaswandketels wordt de driewegkraan gebruikt om te schakelen tussen verwarming en sanitair warm water. Bij warmtepompen kan ze ook dienen voor de omschakeling tussen verwarmen en koelen.

De doorstroomkarakteristiek en het materiaal van de driewegafsluiter moeten geschikt zijn voor de lagere temperatuurverschillen en mogelijk hogere volumestroom bij warmtepompen.

Bij voorkeur wordt voor een gemotoriseerde driewegkraan met kogel gekozen die geen invloed heeft op het debiet in de warmtepomp. De motor zorgt voor een snelle en precieze omschakeling, waardoor het hydraulisch systeem minimaal wordt verstoord. Kogelkleppen zijn quasi 100% dicht bij gesloten stand. Zo is er geen onnodige warmteoverdracht of teruglekken, wat het rendement van de warmtepomp bewaart. Kogelkleppen hebben anderzijds een grote vrije doorlaat, wat resulteert in zeer lage stromingsweerstand bij open stand.

Drukverschilregelaar nodig?

Warmtepompen vereisen een minimale doorstroming om bevriezing van de verdamper te voorkomen (bij lucht/water), correcte warmteoverdracht en retourtemperaturen te garanderen en stilstand door laag debiet te vermijden.

Als afsluiters dichtgaan (bijvoorbeeld thermostatische radiatorkranen), neemt het debiet af en stijgt het drukverschil. Een drukverschilregelaar bijvoorbeeld ingesteld op 0,3 bar – opent een bypass tussen aanvoer en retour zodra drukverschil hoger wordt.

De ketel is minder gevoelig aan fluctuaties of debietverstoringen, daar is drukverschilregeling minder essentieel.

Doordachte leidingkeuze

Het is een goed idee om voor leidingen te kiezen die specifiek werden ontwikkeld voor warmtepomptoepassingen. Deze leidingen houden rekening met o.a. lage temperatuur, hoge volumestromen, lange levensduur, en in sommige gevallen chemische bestendigheid (glycol, koelmiddel).

Bij split-systemen moeten koelmiddelleidingen worden voorzien, volgens de voorschriften van de fabrikant en geplaatst door een erkende koeltechnicus. Gaat het om een monoblock, dan dienen de buitenleidingen voorgeïsoleerd en bestand te zijn tegen uv en weersinvloeden. Mechanische trillingen van de warmtepomp naar de installatie dienen te worden voorkomen, en ook drukverlies in het systeem (door vernauwingen) is niet wenselijk.

Vergeet het onderhoud niet

Ook een correct onderhoud van de componenten is belangrijk. Denk aan: een jaarlijkse controle van de druk in het expansievat (zo worden problemen met drukschommelingen tegengegaan), filterreiniging (drukval in de componenten kan circulatieproblemen veroorzaken) en de controle van het vulwater van verwarmingssystemen volgens TV 278.

Met dank aan Caleffi, Eurotis, Fernox, RBM Benelux en Watts