Collectief hoge temperatuur CO2-warmtepompsysteem met PCM-buffers

Een 100% duurzaam totaalconcept voor de levering van hoge temperatuur ruimteverwarming en warm tapwater, op basis van een CO2 lucht-waterwarmtepomp, waarbij de bestaande warmteafgiftesystemen niet vervangen hoeven te worden en extra isolatiemaatregelen niet noodzakelijk zijn.

De systemen in de nominale vermogensklassen 34 kW, 70 kW en 140 kW, zijn ontworpen voor collectieve – commerciële – en industriële toepassingen in de bestaande bouw. Denk hierbij aan collectieve verwarming in appartementsgebouwen of sanitaire warmwatervoorziening in hotels, sporthallen en zwembaden (die door het aantal douches een grote warm waterbehoefte hebben). Dankzij het modulaire ontwerp, kan het systeem in elk ontwikkelingsproject geïntegreerd worden. Het systeem is een ideale toevoeging voor nul op de meter projecten én een katalysator voor de overgang naar “all electric” gebouwen. Reguliere lage temperatuur warmtepompen verwarmen water enkel tot 55°C (categorie lage temperatuur) waardoor er bij die systemen ook een lage temperatuur afgiftesysteem nodig is om de woning voldoende te kunnen opwarmen (bv. vloer- en wandverwarming). Daarnaast is zeer goede isolatie van de woning een vereiste. Nieuwbouwwoningen kunnen hierop worden ontworpen (hoewel voor piekbelasting en warm tapwater vaak bijstook met de cv-ketel nodig is), maar juist deze twee punten maken toepassing van warmtepompen in de bestaande bouw niet rendabel. Bestaande woningen zijn vrijwel allemaal uitgerust met hoge temperatuur warmteafgiftesystemen en zijn (nog) onvoldoende geïsoleerd. De benodigde bouwkundige aanpassingen zijn voor lage temperatuur systemen dan te duur en technisch complex. Warmtepompen met CO2 als koudemiddel hebben wél de mogelijkheid om hoge temperaturen (>80°C) te realiseren en werken ook bij zeer lage buitentemperaturen. Hoewel andere (ook natuurlijke) koudemiddelen beschikbaar zijn, is CO2 verreweg het meest duurzaam. Waar CO2 een GWP heeft van 1, wat staat voor de bijdrage aan het broeikaseffect. Natuurlijke varianten als ammoniak (NH3) en koolwaterstoffen hebben eveneens een lage GWP, maar deze zijn of erg gevaarlijk voor de gezondheid of erg brandbaar. CO2 als koudemiddel is daarom een schone en relatief veilige optie die bovendien zoals gezegd ook erg goed functioneert bij hele lage buitentemperaturen. Hoewel CO2 warmtepompen eenvoudig hoge temperaturen kunnen leveren is het rendement, de zogeheten Coëfficiënt of Performance (COP), in sterke mate afhankelijk van de retourtemperatuur van het op te warmen water. Door een PCM buffervat toe te passen binnen het totaalconcept is het mogelijk om een lage retourtemperatuur te garanderen en wordt een verval in COP voorkomen.

Door de plaatsing van een buffervat tussen de warmtepomp en het warmteafgiftesysteem ontstaat de mogelijkheid om twee gescheiden circuits te creëren. Toepassing van PCM in plaats van water leidt ertoe dat de buffer meer dan 4 keer zo klein kan zijn om hetzelfde benodigde vermogen te leveren. Kortom een 100% duurzame compacte collectieve oplossing die mogelijk is door de combinatie van unieke systeemcomponenten die door en met medewerken van HeatInvest zijn ontwikkeld.