Optimalisatie van warmtepompinstallaties: rol van het buffervat en de hydraulische ontkoppeling

Published by Redactie on september 28, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

In de huidige tijd speelt energie-efficiëntie een steeds grotere rol in de bouw- en renovatiepraktijk. Warmtepompen vormen een van de meest beloftevolle oplossingen voor duurzame verwarming. Echter, de prestaties en efficiëntie van deze installaties hangen sterk af van de kwaliteit van de hydraulische opstelling. Een essentieel onderdeel daarbij is het buffervat, dat niet alleen de opslag van warmte mogelijk maakt, maar ook de hydraulische ontkoppeling faciliteert. In dit artikel wordt ingegaan op de rol van het buffervat in warmtepompinstallaties, de relevante ISSO-richtlijnen, en de technische principes achter het functioneren van warmtepompinstallaties, met name in verband met na-regeling en delta T-variabelen.

De nadruk ligt op de betekenis van het buffervat als hydraulisch ontkoppelend element, de invloed van het menggedrag in het systeem, en de berekening van de benodigde bufferinhoud volgens ISSO-richtlijnen. Ook wordt aandacht besteed aan de interactie met de werking van een CV-ketel en de rol van drukregeling in verwarmingsinstallaties.

Hydraulische ontkoppeling: wat is het en waarom is het belangrijk?

Een warmtepompinstallatie is een hydraulisch systeem waarin water wordt gebruikt als transportmedium voor warmte. De pomp verplaatst warm water van de warmtepomp naar het afgiftesysteem, bijvoorbeeld een vloerverwarming of een luchtverwarmer. Echter, wanneer het afgiftesysteem gedeeltelijk of volledig wordt afgesloten (bijvoorbeeld door thermostatische regelingen), kan de warmtepomp in een situatie belanden waarin het geen warmte kan kwijt. Dit leidt tot technische problemen, zoals hoge druk of het automatische uitschakelen van de compressor.

Het buffervat speelt hier een cruciale rol. Het fungeert als een hydraulisch ontkoppelend element, waardoor de pomp niet direct afhankelijk is van de opening of sluiting van het afgiftesysteem. Het buffervat stelt de warmtepomp in staat om zijn warmte tijdelijk op te slaan, zodat het niet gedwongen wordt af te schakelen of in een ongewenste toestand terecht te komen. Dit zorgt voor een betere werking van de warmtepomp, vermindert de slijtage en verbetert de energie-efficiëntie.

In technische termen betekent hydraulische ontkoppeling dat de stroming van water door het systeem niet direct afhankelijk is van de opening van het afgiftesysteem. Het buffervat maakt het mogelijk dat de stroming in twee richtingen kan plaatsvinden: van warmtepomp naar afgifte of van afgifte terug naar warmtepomp. Dit wordt mogelijk gemaakt door de menging van warme en koude stromen in het buffervat.

ISSO 72-richtlijnen en benodigde bufferinhoud

De ISSO 72-richtlijnen zijn ontwikkeld om de hydraulische opstelling van warmtepompinstallaties te standaardiseren en de prestaties te optimaliseren. Volgens deze richtlijnen moet een warmtepomp minimaal 10 minuten kunnen draaien bij de ontworpen delta T-situatie. Dit is het uitgangspunt voor de minimale systeeminhoud en dus ook de benodigde bufferinhoud.

De benodigde bufferinhoud wordt bepaald door de vermogenscapaciteit van de warmtepomp en de delta T-waarde (het temperatuurverschil tussen aanvoer en retour). Voorbeeldberekeningen laten zien dat bij een delta T van 10°C ongeveer 143 liter bufferinhoud nodig is voor een warmtepomp van 10 kW. Bij lagere delta T-waarden (zoals 5°C of 7°C) is een grotere buffer benodigd, omdat de warmtepomp langer moet draaien om het benodigde vermogen te leveren. Dit is een gevolg van het feit dat bij een lager temperatuurverschil de warmteoverdracht minder efficiënt verloopt.

De formule om de benodigde bufferinhoud te berekenen is als volgt:

$$ Qv = \frac{P}{p \cdot c \cdot \Delta T} \cdot 3600 $$

waarbij: - $ Qv $ = volumestroom in m³/uur - $ P $ = vermogen in Watt - $ p $ = soortelijke massa van water (998 kg/m³) - $ c $ = soortelijke warmte van water (4190 J/kg·K) - $ \Delta T $ = temperatuurverschil in Kelvin

Vervolgens wordt de bufferinhoud berekend door de volumestroom te vermenigvuldigen met de gewenste draaitijd (10 minuten = 1/6 uur).

Deze berekening toont aan dat de benodigde bufferinhoud direct afhankelijk is van het ontwerp van het afgiftesysteem en de verwachtingen rondom het temperatuurverschil. Een zorgvuldig uitgevoerde hydraulische analyse is daarom essentieel bij de installatie van een warmtepomp.

Het effect van na-regeling en delta T-variabelen

Na-regeling is een proces waarbij het afgiftesysteem gedeeltelijk of volledig wordt afgesloten, afhankelijk van de gewenste temperatuur in een ruimte. Bijvoorbeeld: in een ruimte met vloerverwarming kan een thermostaat de kraantjes op de verdeler sluiten wanneer de gewenste temperatuur is bereikt. Dit betekent dat het afgiftesysteem niet langer volledig open is en dat de warmtepomp mogelijk geen warmte meer kan kwijt.

In dergelijke gevallen is een buffervat van groot belang. Het zorgt ervoor dat de warmtepomp zijn warmte tijdelijk kan opslaan in het buffervat, zodat het niet gedwongen wordt af te schakelen. Zonder buffervat kan de compressor in een ongewenste situatie belanden, waarin de maximale temperatuur snel wordt bereikt en het systeem uitgeschakeld moet worden, wat niet alleen energieverspilling veroorzaakt, maar ook slijtage op de installatie.

Delta T (temperatuurverschil) is een cruciale variabele in het ontwerp van een warmtepompinstallatie. Hoe kleiner het delta T, hoe groter de benodigde bufferinhoud. Bij een delta T van 5°C is bijvoorbeeld een bufferinhoud van ongeveer 286 liter benodigd voor een warmtepomp van 10 kW, terwijl bij een delta T van 10°C de benodigde bufferinhoud slechts 143 liter is. Dit is een directe gevolg van de vermindering van de warmteoverdracht bij een kleiner temperatuurverschil.

De keuze voor een bepaalde delta T heeft dus directe invloed op de benodigde bufferinhoud en de efficiëntie van de warmtepomp. Het is daarom belangrijk om bij de planning van een warmtepompinstallatie rekening te houden met de verwachtingen rondom de delta T-waarde en de benodigde bufferinhoud.

Menging en sensorlocatie in het buffervat

Een correcte montage van het buffervat is essentieel om ervoor te zorgen dat het systeem efficiënt werkt. Een belangrijk aspect hierbij is de locatie van de sensor die de aanvoertemperatuur meet. Volgens de ISSO-richtlijnen moet de sensor zo worden geplaatst dat hij de aanvoertemperatuur naar het afgiftesysteem accuraat kan meten. Dit voorkomt onnauwkeurige metingen en zorgt voor een betere regeling van de warmtepomp.

In de praktijk zien we vaak dat monteurs die afkomstig zijn uit de CV-ketelwereld de sensor in het afgiftesysteem plaatsen, terwijl dit bij een warmtepompinstallatie niet ideaal is. Bij CV-ketels is de temperatuur van het water minder kritisch voor de efficiëntie, maar bij warmtepompen is de temperatuur van het afgiftesysteem van groot belang voor het rendement. Een warmtepomp werkt namelijk efficiënter bij lagere afgifte temperaturen. Als de sensor dus niet op de juiste plaats zit, kan dit leiden tot een verhoogde afgifte temperatuur en daarmee een verlaagd rendement.

Een correct geplaatste sensor in het buffervat zorgt ervoor dat de menging van warme en koude stromen correct plaatsvindt. Dit voorkomt ongewenste menging en zorgt voor een nauwkeurige meting van de aanvoertemperatuur. Het buffervat fungeert hierbij als een buffer voor het mengen van stromen en zorgt ervoor dat de warmtepomp continu warmte kan leveren, ongeacht de opening van het afgiftesysteem.

Praktijkvoorbeelden van hydraulische stromen in een warmtepompinstallatie

Situatievoorbeeld D

Stel dat er een warmtepomp van 8 kW is, die draait met een delta T van 7°C. Dit betekent dat de warmtepomp een volumestroom van ongeveer 0,98 m³ per uur levert. Het afgiftesysteem staat volledig open en werkt met een delta T van 5°C, wat een volumestroom van 1,37 m³ per uur oplevert. In deze situatie kan de warmtepomp zijn 0,98 m³ per uur direct in het afgiftesysteem kwijt. Het afgiftesysteem levert vervolgens 0,98 m³ per uur terug naar de warmtepomp en 0,39 m³ per uur via het buffervat terug naar de warmtepomp.

Situatievoorbeeld E

In een andere situatie is het afgiftesysteem gedeeltelijk afgesloten, waardoor de volumestroom wordt teruggebracht naar 0,51 m³ per uur. De warmtepomp levert zijn 0,98 m³ per uur, waarvan 0,51 m³ direct naar het afgiftesysteem gaat en 0,47 m³ via het buffervat terug naar de warmtepomp. In deze situatie speelt het buffervat een essentiële rol in het zorgen voor hydraulische ontkoppeling en het voorkomen van overbelasting van de warmtepomp.

Deze voorbeelden illustreren hoe het buffervat ervoor zorgt dat de warmtepomp continu warmte kan leveren, ongeacht de opening van het afgiftesysteem. Zonder buffervat zou de warmtepomp in deze situatie gedwongen worden af te schakelen of in een ongewenste toestand terecht te komen.

Invloed van andere warmtebronnen op de hydraulische opstelling

Het gebruik van meerdere warmtebronnen, zoals een houtkachel of een CV-ketel, kan invloed hebben op de hydraulische opstelling van de warmtepompinstallatie. In dergelijke gevallen is het belangrijk om de hydraulische ontkoppeling zorgvuldig te ontwerpen. Het buffervat moet dan zo worden aangesloten dat meerdere warmtebronnen gelijktijdig kunnen functioneren zonder elkaar te beïnvloeden.

In de praktijk is het meestal niet mogelijk om meerdere warmtebronnen aan te sluiten op slechts twee leidingen. Dit betekent dat een hydraulisch ontkoppelend systeem met meerdere aansluitingen noodzakelijk is. De keuze voor de juiste hydraulische opstelling hangt af van het aantal warmtebronnen, hun vermogenscapaciteit en de verwachtingen rondom de warmteafgifte.

Conclusie

Het buffervat is een essentieel onderdeel van een warmtepompinstallatie. Het zorgt voor hydraulische ontkoppeling, voorkomt overbelasting van de warmtepomp en zorgt ervoor dat de warmtepomp continu warmte kan leveren, ongeacht de opening van het afgiftesysteem. De benodigde bufferinhoud wordt bepaald door de vermogenscapaciteit van de warmtepomp en de delta T-waarde. Volgens de ISSO 72-richtlijnen moet een warmtepomp minimaal 10 minuten kunnen draaien bij de ontworpen delta T-situatie, wat leidt tot specifieke eisen voor de bufferinhoud.

De juiste locatie van de sensor in het buffervat is van groot belang voor de efficiëntie van de warmtepomp. Een verkeerde sensorlocatie kan leiden tot onnauwkeurige metingen en een verlaagd rendement. De keuze voor een bepaalde delta T-waarde heeft directe invloed op de benodigde bufferinhoud en de efficiëntie van de warmtepomp.

In het ontwerp van een warmtepompinstallatie is het daarom belangrijk om rekening te houden met de hydraulische opstelling, de benodigde bufferinhoud en de locatie van de sensor. Een zorgvuldig uitgevoerde hydraulische analyse is essentieel voor de prestaties en energie-efficiëntie van de warmtepompinstallatie.