Warmtepompen in de bouw: Innovaties, toepassingen en efficiëntie

Inleiding

In de huidige bouwsector en renovatiepraktijk speelt energie-efficiëntie een steeds belangrijkere rol. Warmtepompen zijn daarbij een essentieel onderdeel. Zowel in woningen als in industriële omgevingen bieden warmtepompen een duurzame oplossing voor het verduurzamen van de energievoorziening. In dit artikel bespreken we de technische aspecten, toepassingsmogelijkheden en de voordelen van warmtepompen, gebaseerd op concrete voorbeelden en informatie uit betrouwbare bronnen.

We zullen onder andere ingaan op de innovatieve oplossing van Viessmann Invisible, een compact systeem dat ruimtebesparend is en goed kan worden geïntegreerd in nieuwe woningen. Daarnaast bespreken we industriële toepassingen van warmtepompen en hoe deze technologie bijdraagt aan CO₂-reductie en energie-efficiëntie in productieprocessen. Het artikel richt zich niet alleen op de technische eigenschappen van warmtepompen, maar ook op de overwegingen die moeten worden gemaakt bij een eventuele aanschaf of integratie in bestaande of nieuwe projecten.

Warmtepompen in woningen: Compacte en efficiënte oplossingen

Viessmann Invisible: Een technische ruimte die discreet wordt geïntegreerd

Een van de meest innovatieve warmtepompen op de markt is de Viessmann Invisible. Deze warmtepomp is speciaal ontworpen voor nieuwe woningen en biedt een compacte oplossing die ruimtebesparend is. Het systeem bestaat uit een lucht/water-warmtepomp met een vermogen van 2,9 tot 8,0 kW, en is ontworpen als een alles-in-één systeem dat gemakkelijk kan worden geïntegreerd in de ruimte, bijvoorbeeld in een hal, bijkeuken of hobbyruimte.

De inbouwdiepte van slechts 281 mm maakt het mogelijk om het systeem discreet te installeren, met weinig of geen zichtbare leidingen of componenten. Dit is een aantrekkelijke optie voor bouwers en woningeigenaren die op zoek zijn naar moderne, minimalistische oplossingen die zich harmonieus integreren in de bouw.

Centraal huisventilatiesysteem met warmte- en vochtterugwinning

Naast de warmtepomp zelf bevat het Viessmann Invisible-systeem ook een centraal huisventilatiesysteem met warmte- en vochtterugwinning. Dit systeem zorgt ervoor dat de woonruimte wordt gevoed met gezuiverde en verwarmde buitenlucht. Optioneel kan er een elektrische voorverwarmingsbatterij worden aangesloten, wat ervoor zorgt dat het systeem ook bij lage buitentemperaturen efficiënt blijft werken.

Opslagmodule en energiebeheer

De opslagmodule van Viessmann Invisible zorgt voor een efficiënt opslagmechanisme van de opgewekte thermische energie. Dit betekent dat de warmte kan worden opgeslagen en gebruikt op momenten dat het nodig is, wat extra flexibiliteit biedt in het energiebeheer. De roestvrijstalen opslagtank heeft een inhoud van 250 liter en biedt zo een hoog warmwatercomfort.

Daarnaast is het systeem compatibel met fotovoltaïsche modules. Deze zonnepanelen leveren extra energie, die kan worden opgeslagen in een modulaire thuisbatterij met een opslagcapaciteit tot 15 kWh. Dit maakt het mogelijk om fotovoltaïsche modules direct aan te sluiten via een hybride omvormer, wat het energiebeheer nog verder optimaliseert.

Viessmann One Base: Centraal beheer van het systeem

Een belangrijk aspect van het Viessmann Invisible-systeem is de softwareoplossing Viessmann One Base. Deze software maakt het mogelijk om alle componenten van het systeem met elkaar te verbinden en te beheren. Via de app ViCare kan het gehele systeem comfortabel worden aangestuurd, wat bijdraagt aan een gebruiksvriendelijke en moderne oplossing voor de woning.

Industriële warmtepompen: Toepassingen en voordelen

Verduurzaming van productieprocessen

In de industriële sector zijn warmtepompen een krachtige tool voor verduurzaming. Ze bieden een manier om restwarmte uit productieprocessen te recupereren en opnieuw te gebruiken. Dit is een essentieel onderdeel van de CO₂-reductie doelstellingen van veel bedrijven. De warmte die vrijkomt tijdens productieprocessen kan bijvoorbeeld worden gebruikt om andere processen op gang te brengen of om energie te besparen.

Bijvoorbeeld in de voedingsindustrie is het gebruikelijk om grote hoeveelheden energie te gebruiken voor het opwarmen en afkoelen van producten. In zo’n geval kan een warmtepomp de warmte uit het ene proces gebruiken om het volgende proces op gang te brengen. Dit zorgt voor een circulaire energieoplossing waarbij minder aardgas nodig is en de CO₂-uitstoot daalt.

Vreugdenhill: Een case study

Een voorbeeld van een bedrijf dat met succes warmtepompen heeft ingezet, is Vreugdenhill. Dit bedrijf verwerkt melk tot poeders en heeft een intensief energiegebruik. Door het gebruik van een warmtepomp in het pasteurisatieproces is het mogelijk geweest om het gasgebruik aanzienlijk te verminderen. De warmtepomp levert de benodigde warmte voor het pasteurisatieproces, wat ervoor zorgt dat er geen gas meer nodig is vanuit een stoomketel.

De investering in de warmtepomp was aanzienlijk, met een totaalbedrag van ongeveer 1,5 miljoen euro. Deze investering omvatte niet alleen de warmtepomp zelf, maar ook het aanleggen van een volledige installatie, inclusief kabels, leidingwerk en warmtewisselaars. Hoewel dit een belangrijke investering is, heeft het bedrijf hierin een aanzienlijke energiebesparing verwezenlijkt, die zich op de lange termijn terugbetaalt.

De Graafstroom: Verduurzame kaasmakerij

Een ander voorbeeld is De Graafstroom, een middelgrote kaasmakerij in Nederland. Hier zijn verschillende warme en koude processen tegelijkertijd aan het werk, zoals het opwarmen en afkoelen van melk. In het verleden werd dit gedaan met een gasgestookte stoomketel, maar tegenwoordig wordt dit gedaan met een warmtepomp die zorgt voor het koppelen van koude en warme energie.

De warmtepomp maakt het mogelijk om de warmte te recirculeren, wat leidt tot een aanzienlijke efficiëntieverbetering. Dit heeft geleid tot een lager gasverbruik en dus een lage CO₂-uitstoot. Ook dit project vereiste een aanzienlijke investering, maar met de hulp van de RVO (Rijksdienst voor Wegverkeer) was het mogelijk om dit te realiseren.

Technische typen en toepassingen van warmtepompen

Compressiewarmtepompen

Compressiewarmtepompen zijn de meest gebruikte typen in zowel industriële als woningbouwtoepassingen. Ze werken door elektriciteit te gebruiken om warmte van een lage temperatuur om te zetten naar een hogere temperatuur. Deze warmtepompen zijn geschikt tot temperaturen net onder de 100 °C en zijn goed verkrijgbaar op de markt. De kosten liggen rond de €150 tot €250 per kilowatt.

Thermo-akoestische warmtepompen

De thermo-akoustische warmtepomp is een innovatieve technologie die nog in de demonstratiefase is. Deze pompen kunnen op termijn temperaturen tot 180 °C bereiken. Aangezien de technologie nog in ontwikp is, zijn deze pompen momenteel nog niet breed beschikbaar en worden ze vooral gebruikt in onderzoeksprojecten of pilotprojecten.

Chemische warmtepompen

Chemische warmtepompen gebruiken reversibele chemische of fysische reacties om warmte te verplaatsen. Deze pompen hebben weinig extra elektriciteit nodig en maken vooral gebruik van de beschikbare (rest)warmte. Sommige typen zijn al in een vergevorderde demonstratiefase en kunnen temperaturen boven de 200 °C bereiken. Voor hogere temperaturen is echter een warmtebron van minstens 100 °C nodig.

Damprecompressie

Damprecompressie is een bewezen technologie die in een breed temperatuurbereik en vermogen kan worden ingezet. Deze technologie is geschikt voor zowel lage als hoge temperaturen en wordt vaak gebruikt in industriële toepassingen. Het principe is gebaseerd op het comprimeren van damp om warmte op een hoger niveau te brengen. Deze technologie is vooral geschikt voor toepassingen waarbij veel warmte op hogere temperaturen nodig is.

Keuzes bij het aanschaffen van een warmtepomp

Analyse van warmtegebruik

Voor het aanschaffen of installeren van een warmtepomp is het belangrijk om eerst een grondige analyse te maken van het warmtegebruik in de woning of in het bedrijf. Dit betreft het in kaart brengen van temperatuurniveaus, vermogens en bedrijfstijden. Door deze analyse te doen, wordt duidelijk welk type warmtepomp het beste geschikt is voor de situatie.

Technische haalbaarheid en veiligheid

Nadat de warmtebehoefte is bepaald, is het belangrijk om de technische haalbaarheid en veiligheid van de gekozen oplossing te beoordelen. Dit betreft niet alleen het vermogen van de warmtepomp, maar ook de installatie, de benodigde infrastructuren en de veiligheid van het systeem. In sommige gevallen is het nodig om extra componenten te installeren, zoals warmtewisselaars of opslagmodules.

Investering, onderhoud en energiebesparing

Een warmtepomp is een aanzienlijke investering, vooral in industriële toepassingen. Het is belangrijk om de kosten van de investering, het onderhoud en de energiebesparing te vergelijken. Ook dient rekening te worden gehouden met de impact op de productkwaliteit, bedrijfszekerheid en klanttevredenheid. In sommige gevallen is het mogelijk om subsidie of financiële hulp te krijgen van overheidsinstanties zoals de RVO.

Milieu-impact

De keuze voor een warmtepomp heeft ook een directe impact op het milieu. Aangezien warmtepompen het aardgasgebruik verminderen of volledig verdringen, leidt dit tot een lager CO₂-gehalte in de lucht. Daarnaast biedt de elektrificatie van de warmte (power to heat) de mogelijkheid om langs de elektrische kant verder te verduurzamen. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door fotovoltaïsche modules of windenergie te gebruiken.

Optimale combinatie met bestaande processen

Bij het bepalen van de juiste warmtepomp is het ook belangrijk om te kijken of de huidige processen kunnen worden aangepast. Soms is het mogelijk om processen op een lagere temperatuur uit te voeren of met minder warmtetoevoer. Dit kan leiden tot een efficiëntere oplossing en minder energieverbruik.

De rol van restwarmte en circulaire energie

Restwarmte als bron van energie

Een van de belangrijkste voordelen van warmtepompen is dat ze in staat zijn om restwarmte te gebruiken. Deze warmte komt vrij tijdens productieprocessen en kan meestal niet direct worden gebruikt voor andere processen. Met een warmtepomp kan deze warmte echter worden omgezet naar een hoger temperatuurniveau, waardoor het opnieuw kan worden gebruikt in de productieketen.

Circulaire energie in de praktijk

Een praktijkvoorbeeld hiervan is het gebruik van warmtepompen in combinatie met opslagtanks. Deze tanks bevatten water dat als medium fungeert voor het transport van zowel koude als warme energie. Het water kan worden opgewarmd of afgekoeld en wordt vervolgens opnieuw gebruikt in het proces. Dit leidt tot een circulaire energieoplossing waarbij energie niet verloren gaat, maar hergebruikt wordt.

Conclusie

Warmtepompen zijn een krachtige technologie die zowel in woningen als in industriële toepassingen een belangrijke rol speelt bij de verduurzaming van de energievoorziening. In woningen bieden ze een efficiënte en discreete oplossing, zoals de Viessmann Invisible, die zich gemakkelijk integreert in de bouw. In industriële toepassingen zorgen warmtepompen voor energiebesparing, minder aardgasgebruik en een lager CO₂-gehalte in de lucht.

De keuze van een warmtepomp vereist een grondige analyse van het warmtegebruik, de technische haalbaarheid en de milieu-impact. Het is belangrijk om de juiste warmtepomp te kiezen die niet alleen technisch geschikt is, maar ook qua kosten en energiebesparing rendabel is.

Bij de toepassing van warmtepompen is het ook belangrijk om rekening te houden met de beschikbaarheid van restwarmte en de mogelijkheid om deze te gebruiken in circulaire energieoplossingen. Dit leidt tot een efficiëntere energiebeheersing en een duurzamere toekomst.

Bronnen

1. Viessmann Invisible
2. Industriële warmtepompen RVO