Buffervat en warmtepomp

Met de resultaten van mijn temperatuursensoren heb ik een analyse uitgevoerd op het gedrag van de warmtepomp en het effect van de instellingen van de beide circulatiepompen. Ik heb een aantal conclusies getrokken die ik hieronder zal delen. Ik heb ook een verbeterplan. Mijn installatie is in 2009 als volgt aangelegd.

Initieleo pstelling

Vaste snelheid

Beide pompen hebben in de huidige situatie een vaste instelbare pompsnelheid. Ik heb gemerkt dat het bij normale instellingen belangrijk is dat er verschil is tussen de snelheid van beide pompen. Als ze beide even hard pompen, dan zet je in feite het buffervat buitenspel. Het wordt immers niet gevuld en niet leeg gehaald. Wel vind ongewenste vermenging plaats in de buffer in de vorm van een heel lichte demping van de aanvoer- en de retourtemperatuur. Dit gebeurt aan de warme en aan de koude kant.

Verschillende snelheden

Een lage snelheid van de ingebouwde pomp betekent dat de gewenste delta-T van 7 tot 10 graden Celsius wordt gehaald. Het betekent echter ook, dat het buffervat nooit wordt gevuld met warm water. Dat lukt immers alleen als de snelheid van de ingebouwde pomp hoger is dan die van de CV-installatie. Bij hoge snelheid is de delta-T veel te laag. Daarom heb ik na testen de snelheid van de ingebouwde pomp op de middelste snelheid gezet. Dit betekent ook dat de CV-pomp op de laagste snelheid moet staan. De resultaten daarvan zie je in onderstaande grafiek. Alleen dan wordt het buffervat gevuld met warm water. Het nadeel hiervan is dat bij grote vraag de snelheid van de CV-pomp eigenlijk te laag is.

van-warmtepomp

Continue gebruik

De ingebouwde pomp gaat bij onze warmtepomp nooit uit. Dit betekent dat hij altijd invloed heeft op de warmtehuishouding, ook als de warmtepomp niet aan staat . Hij blijft namelijk het vat mengen door koud water van onder te pakken en dat boven weer terug te voeren. Dat koude water zakt natuurlijk naar beneden, maar zal onderweg ook voor afkoeling zorgen. Dit verlaagt de efficiëntie van het gehele systeem aanzienlijk. Bovendien zal de warmtepomp onnodig snel weer inschakelen. Dit is niet goed voor de levensduur van de compressor.

Gevolg van menging

Onderstaand plaatje geeft duidelijk aan wat er gebeurt door de menging in het buffervat. De meting is gedaan aan het einde van een opwarmcyclus. De CV-temperatuur (aanvoer huis) ligt ruim 3 graden onder de aanlevering door de warmtepomp, terwijl de pompsnelheid van het huis nota bene op laag is gezet. Hierdoor krijgt het huis kouder water dan nodig is. Dit is funest voor lage temperatuurverwarming. Aan de koude zijde krijgt de warmtepomp water dat maar liefst 2 graden warmer is dan de retour van het huis. Ook dat is niet ideaal. Het water moet voor verwarming zo koud mogelijk zijn. Menging van koud met warmer water leidt tot ook onnodig rendementsverlies van de warmtepomp. Uit de metingen blijkt verder dat binnen een kwartier na het einde van de cyclus de temperatuur in het buffervat is gemiddeld naar 33 graden.

standen-oude-situtatie

Oplossing

Het doel is om te zorgen dat de hoge temperatuur zo lang mogelijk gehandhaafd kan worden zonder grote pieken. De stooklijn van de ketel als geheel kan dan naar beneden worden bijgesteld. Je hebt dan bij wijze van spreken nog maar 34 of 35 graden van de warmtepomp nodig om het buffervat gemiddeld op 33 graden te krijgen. Hiervoor is het van belang dat onnodige menging wordt voorkomen. Dat leidt tot een veel hogere efficiëntie van het totale systeem. De oplossing bestaat uit 3 delen die in samenhang moeten worden uitgevoerd.

Zelfregelende pomp

De CV-pomp wordt vervangen door een zelfregelende pomp. Deze pomp geeft meer of minder volume afhankelijk van de vraag, dat wil zeggen hoeveel circuits geopend zijn. Daardoor ontstaat dynamiek waarbij het buffervat afwisselend gevuld dan wel gebruikt zal worden. De ingebouwde pomp kan dan op lagere snelheid functioneren. De Grundfos Alpha 2 is goed in staat om vraaggestuurd te regelen.

Schakelen ingebouwde pomp

De volgende noodzakelijke maatregel is om de ingebouwde pomp mee te laten schakelen met de bronpomp. Dit voorkomt ongewenste menging in het buffervat. En dit kan uiteraard omdat er alleen warmte afgevoerd hoeft te worden tijdens wamteproductie. Het is hiervoor wel nodig om de sensor te verplaatsen naar een punt waar altijd stroming is, dat wil zeggen, buiten de warmtepomp op het T-stuk aan de warme zijde. Deze aanpassingen zijn eenvoudig. Ik sluit de voeding van de pomp aan op de voeding van de bronpomp. Ze schakelen dan gelijktijdig. De sensor heeft ruim voldoende draad om die te verplaatsen. Omdat ik de CV toch leeg heb vervang ik ook meteen de ingebouwde pomp door een Grundfos. Ik kies nu voor en Alpha 1. Iets goedkoper dan de 2, maar net zo zuinig en even goed in staat om op debiet te sturen.

Buffervat parallel

Om het plaatje compleet te maken is nog een aanvullende optionele maatregel nodig. De stroom om en rond het buffervat moet worden veranderd om ongewenste menging helemaal te voorkomen. Onderstaand plaatje geeft dat heel goed weer. Als er relatief veel warmtevraag is zal het buffervat leger worden, als de vraag laag is wordt het buffervat gevuld. Als de warmtepomp niet levert wordt het buffervat efficiënt benut, doordat het warmste water bovenin ongemengd wordt opgehaald. De warmtepomp zal weer aanspringen zodra het koude water van onder bovenin het vat is aangekomen. De volledige uitleg kun je vinden warmtepomp-weetjes.nl.

beste-opstelling-bufferIk heb de spullen al besteld bij de Technische Unie.

Update 11 december 2016

Onderstaande grafiek kun je goed vergelijken met de grafiek hierboven. De graaddagen waren identiek, namelijk 11. Het is duidelijk te zien, dat er veel minder starts en stops zijn en dat het verloop van de temperatuur veel geleidelijker is. De maatregelen leiden dus in ieder geval tot een langere levensduur van de compressor, een hoger comfort en hopelijk een nog grotere besparing op het verbruik.

Geef een reactie

%d bloggers liken dit: