Elektrische warmtepompen en het gebruik van een buffervat: functionele principes, berekeningen en toepassingen

Inleiding

Elektrische warmtepompen zijn tegenwoordig een veelgebruikte oplossing voor het opwekken van warmte in woningen en gebouwen. Ze werken op basis van het principe van warmtetransport, waarbij warmte uit de omgeving (zoals lucht of grond) wordt opgezogen en verwerkt naar een hoger temperatuurniveau. Om deze systemen efficiënt en betrouwbaar te laten functioneren, is het vaak noodzakelijk om een buffervat toe te passen. Dit artikel gaat dieper in op de rol van het buffervat in een warmtepompinstallatie, de technische kenmerken van beschikbare producten, en hoe de juiste afmeting van het buffervat kan worden bepaald.

Alle informatie is gebaseerd op betrouwbare technische gegevens uit leveranciers zoals Vaillant en Viessmann, evenals technische uitleg van installateurs en experts in warmtepompinstallaties.

Wat is een buffervat en waarom is het nodig?

Definitie en functie

Een buffervat is een reservoir dat systeemwater of CV-water bevat en als tussenstap fungeert tussen de warmtepomp en het afgifte-systeem (zoals vloerverwarming of warmwaterinstallatie). Het is niet bedoeld voor het opslaan van sanitair warm water (dat gebeurt in een aparte boiler). Het buffervat helpt bij het reguleren van het aanschakelen en uitschakelen van de compressor, wat ook wel "pendelen" wordt genoemd.

Waarom is het buffervat belangrijk?

Compressoren zijn gevoelig voor frequente aanschakelingen. Een buffervat zorgt ervoor dat de warmtepomp minder vaak aan- en uitgeschakeld hoeft te worden, wat de slijtage vermindert en de levensduur van de installatie verlengt. Bovendien draagt het bij aan een stabilisering van de hydraulische stroming in het systeem.

Hydraulische scheiding

Een buffervat biedt ook een hydraulische ontkoppeling tussen de warmtepomp en het afgiftesysteem. Dit betekent dat de pompen van het afgiftesysteem en de pompen van de warmtepomp onafhankelijk van elkaar kunnen functioneren, wat het systeem robuuster maakt en efficiënter.

Technische kenmerken van buffervaten

Beschikbare modellen en specificaties

De fabrikant Vaillant biedt bijvoorbeeld buffervatten aan met 4 aansluitingen, geschikt voor gebruik in combinatie met warmtepompen. De volgende modellen zijn beschikbaar:

• VP RW 50/3 B (48 liter): afmetingen 386 x 808 mm, maximaal temperatuurbereik 7-95°C, maximaal werkdruk 1-3 bar.
• VP RW 100/3 B (101 liter): afmetingen 469 x 978 mm, maximaal temperatuurbereik 7-95°C, maximaal werkdruk 1-3 bar.

Beide modellen zijn voorzien van: - 2 aansluitingen (links en rechts, 1/2” bi.dr.) voor temperatuurvoelers - Manuele ontluchter - 2x stop - 2x afdichtingskap - Wandhouder

Deze modellen zijn niet geschikt voor hybride systemen (bijvoorbeeld met een ketel en een warmtepomp), maar wel voor installaties met passieve of actieve koeling via warmtepomp. De kleur is in beide gevallen wit.

Kosten

De modellen zijn prijsgestuurd voor professionele installatie: - VP RW 50/3 B: €400,18 - VP RW 100/3 B: €457,79

Wanneer is een buffervat nodig?

Geen buffervat nodig?

Een buffervat is niet altijd verplicht. Volgens technische uitleg is een buffervat niet nodig als: - De warmtepomp precies afgestemd is op het benodigde vermogen van het afgiftesysteem - Het afgiftesysteem volledig open staat (zonder na-regeling)

In dergelijke gevallen kan de warmtepomp zijn energie onmiddellijk afgeven zonder dat het buffervat nodig is.

Wanneer is het wél nodig?

Een buffervat is aangeraden bij: - Aan-uit warmtepompen, die frequent aanschakelen - Modulerende warmtepompen, waarbij het vermogen varieert - Installaties met meerdere warmtebronnen (bijvoorbeeld een ketel en een warmtepomp)

Vuistregel voor de inhoud

Er is een eenvoudige vuistregel om de benodigde inhoud van het buffervat te bepalen:

20 liter buffer per kW warmtepompvermogen, minus 1,5 liter per m² vloerverwarming die altijd open blijft staan.

Deze vuistregel geldt ook voor modulerende warmtepompen, waarbij het minimaal modulatievermogen dient te worden gebruikt.

Voorbeelden

• Aan-uit warmtepomp met 10 kW vermogen bij 10°C bron naar 35°C aanvoer:
  10 x 20 = 200 liter

• Modulerende warmtepomp met een modulatiebereik van 4-12 kW bij 10°C bron naar 35°C aanvoer:
  4 x 20 = 80 liter

• Aan-uit warmtepomp met 2 compressoren van elk 20 kW bij 10°C bron naar 35°C aanvoer:
  (2 x 20) x 0,75 x 20 = 600 liter

• Lucht/water aan-uit warmtepomp die 8 kW levert bij 15°C buitentemperatuur naar 35°C aanvoer:
  8 x 20 = 160 liter

• Lucht/water modulerende warmtepomp met een modulatiebereik van 2-8 kW bij 15°C buitentemperatuur naar 35°C aanvoer:
  2 x 20 = 40 liter

Speciale aandacht voor temperatuur en COP

Het rendement (COP) van een warmtepomp is hoger bij lagere aanvoertemperaturen. Daarom is het niet aangeraden om warmtepompen te gebruiken voor het opwarmen van sanitair water. Het is beter om een aparte boiler te gebruiken, zodat de warmtepomp alleen voor verwarming dient.

Buffervat en hybride systemen

Hybride systemen: de rol van het buffervat

In een hybride opstelling (bijvoorbeeld een ketel en een warmtepomp), is het niet mogelijk om het buffervat met slechts 2 leidingen aan te sluiten. In dergelijke gevallen is het meestal noodzakelijk om een buffervat met meerdere aansluitingen te kiezen, of een hydraulisch schema te ontwerpen dat het buffervat kan hanteren in combinatie met meerdere warmtebronnen.

De modellen van Vaillant zijn bijvoorbeeld niet geschikt voor hybride systemen. Voor dergelijke toepassingen is het raadzaam om te informeren bij een leverancier die hybride systemen ondersteunt.

Buffervat en energieopslag

Voordeel van energieopslag

Een buffervat kan ook dienen als opslagmedium voor warmte. Dit is vooral zinvol wanneer een energiebron beschikbaar is die laagkosten heeft, bijvoorbeeld op bepaalde tijdstippen van de dag (zoals 's nachts).

Voorbeeldberekening

Stel: - Woning met een transmissie van 8 kW - In januari draait de warmtepomp gemiddeld 218 vollast uren - Benodigde energie: 218 x 8 = 1744 kWh - Verder benodigd voor sanitair water: 2000 kWh per jaar = 166 kWh per maand

In deze situatie kan het voordelig zijn om warmte op te slaan in het buffervat wanneer de warmtepomp efficiënter werkt, bijvoorbeeld 's nachts.

Buffervat en gelaagdheid

Gelaagdheid en efficiëntie

Sommige buffervatten op de markt claimen een hoge mate van gelaagdheid, waarbij warmte op verschillende niveaus in het vat wordt opgeslagen. Dit kan theoretisch bijdragen aan een betere efficiëntie van het systeem.

Echter, praktijktesten tonen vaak aan dat de gelaagdheid niet altijd perfect is, afhankelijk van de pompstroom en de hydraulische opbouw. De echte vraag is: wat voor apparaten worden aangesloten op het buffervat en wat is hun temperatuur?

Bijvoorbeeld: - Tapwater en verwarmingswater in één buffer is niet aan te raden, omdat de warmtepomp dan verplicht is om hogere temperaturen te leveren, wat het rendement vermindert. - Het is beter om tapwater en verwarmingswater gescheiden te houden, en een aparte na-regeling toe te passen voor de vloerverwarming.

Samenvatting

Kort overzicht van het buffervat

Kort overzicht van elektrische warmtepompen

Conclusie

Elektrische warmtepompen zijn een efficiënte en duurzame manier om warmte op te wekken in woningen. Het toepassen van een buffervat kan de levensduur van de compressor verlengen en het systeem robuuster maken. Het keuzen van het juiste buffervat hangt af van de type warmtepomp, de benodigde vermogens en het hydraulische ontwerp van de installatie.

Met behulp van vuistregels, technische specificaties en hydraulische berekeningen is het mogelijk om een buffervat te kiezen dat optimaal functioneert in combinatie met de warmtepomp. Het is belangrijk om zowel de technische specificaties van het buffervat als de kenmerken van de warmtepomp goed in kaart te brengen om een efficiënte en duurzame installatie te realiseren.

Bronnen

1. Vaillant warmtepomp buffervat VP RW 50/3 B
2. Buffervat bij warmtepompinstallaties - Viessmann
3. Uitleg over buffervatten bij warmtepompen