EPB - Verwarming met warmtepompen

Verschenen : februari 2011

In het kader van de regelgeving betreffende energieprestaties en binnenklimaat van gebouwen (EPB) wordt een niveau van het primaire energieverbruik berekend: het E-peil of Ew-peil (1). De verwarmingsinstallatie is uiteraard een van de essentiële factoren die dit E-peil beïnvloeden. Maar hoe wordt daarbij rekening gehouden met een verwarmingssysteem met een warmtepomp? Op welke punten moet de aannemer letten om aan de EPB-eisen te voldoen? Dergelijke vragen worden in deze Infofiche behandeld.
Warmwatersystemen of koelsystemen met een warmtepomp komen hier niet aan bod. Zie hiervoor Infofiches 48.6 en 48.8.


(1) Om het document niet onnodig te belasten, spreken we verder eenvoudig over E-peil.

Principe
EPB-regelgeving
De rol van de ontwerper en de uitvoerende aannemer
Aanbevelingen
Specifieke eis in Brussel : de plaatsing van tellers
Literatuurlijst
Opmerking

1. Principe

Een warmtepomp (WP) haalt warmte uit een warmtebron (uit het grondwater, de bodem of de omgevingslucht) en levert deze aan het verwarmingsdistributiesysteem van het gebouw. De meeste warmtepompen gebruiken elektriciteit voor deze bewerking, maar doen dit op een efficiënte manier. Zo kan een warmtepomp bijvoorbeeld warmte uit de grond halen en 4 kWh afleveren aan het gebouw, terwijl de pomp slechts 1 kWh elektriciteit verbruikt. Dit opmerkelijke 'rendement' is de 'Coefficient of Performance' (COP), en is in ons voorbeeld gelijk aan 4.

Afb. 1 Werkingsprincipe van de warmtepomp.
Afb. 1 Werkingsprincipe van de warmtepomp.

Zoals blijkt uit tabel 1 zijn er, door de diverse warmtebronnen en warmteafgiftesystemen, meerdere combinaties mogelijk.

Tabel 1 De verschillende mogelijke warmtebronnen en warmteafgiftesystemen.
Warmtebronnen   Warmteafgiftesystemen
Bodem of grondwater (glycolwatercircuit) Water: oppervlakteverwarming
Bodem of grondwater (directe expansie) Water: radiator of convector
Lucht: enkel buitenlucht Lucht: apart van ventilatielucht
Lucht: buitenlucht en ventilatielucht Lucht: gedeeltelijk via ventilatielucht
Lucht: enkel ventilatielucht Lucht: enkel via ventilatielucht

De eerste combinatie uit tabel 1 wordt in het vervolg van deze Infofiche verder toegelicht (zie § 2.2.1).

Top

2. EPB-regelgeving

2.1. COP-test

Voor de berekeningen van het E-peil moet de COPtest-waarde worden opgegeven. Het gaat hier om de COP-waarde die bepaald werd volgens de gestandaardiseerde proefomstandigheden beschreven in de norm NBN EN 14511–2 [1].



2.2. Van COP naar SPF (seizoensprestatiefactor)

Deze testwaarde, die werd gerealiseerd in optimale omstandigheden, zal echter niet noodzakelijk als dusdanig gebruikt worden om het jaarverbruik van de warmtepomp te bepalen. Een geïnstalleerde warmtepomp zal immers ter plaatse omstandigheden ondervinden, waardoor de COP kan dalen (of stijgen): indien bijvoorbeeld de temperatuur van het warmteafgiftesysteem hoger is dan die van de genormaliseerde proeven, zal de COP dalen.

Om rekening te houden met de werkelijke omstandigheden waarin de warmtepomp in praktijk werkt, wordt de COPtest vermenigvuldigd met een aantal correctiefactoren zodat een gemiddelde jaarlijkse COP wordt bekomen, de seizoensprestatiefactor (SPF) genoemd.



Standaard wordt er rekening gehouden met de in de regelgeving vastgelegde correctiefactoren. Deze correctiefactoren verschillen van systeem tot systeem.
Het is echter ook mogelijk om deze correctiefactoren te verbeteren en aldus een hogere SPF te bekomen. Hiervoor dient men volgende stappen in acht te nemen:
  • de kennisname van de gebruikte parameters (zie § 2.2.2)
  • een optimaal ontwerp, plaatsing en ingebruikname van de installatie
  • het rapporteren van de installatie met de precieze waarden.

2.2.1. Glycol-water warmtepomp

In dit voorbeeld met een Glycol-water warmtepomp (zie tabel 1) haalt de warmtepomp zijn warmte uit de bodem in de tuin en geeft deze af aan de vloerverwarming in de woning. De volgende tabel geeft een voorbeeld van het effect van diverse systeemparameters op de uiteindelijke SFP.

Tabel 2 Berekeningsvoorbeeld van de totale correctiefactor voor vermenigvuldiging met de COP bij gebruik van ontstenteniswaarden uit de regelgeving of bij gebruik van precieze waarden bij een goed ontworpen installatie.
Berekeningsparameters Ontstentenis-waarde Ontstentenis-correctie-factor Voorbeeld precieze waarden Voorbeeld van (precieze) correctie-factoren
Ontwerpvertrektemperatuur θsupply,design 55°C 0,88 40°C 1,03
Verschil tussen ontwerpvertrek- en retourtemperatuur Δθdesign - 0,93 7°C 1,02
Temperatuurstoename over de condensor tijdens de test Δθtest 5°C
Verhouding tussen het elektrisch vermogen van de circulatiepomp en het elektrisch vermogen van de warmtepomp Ppumps/PHP 1kW/5kW 0,83 0,5kW/5kW 0,91
Totale correctiefactor 0,88 x 0,93 x 0,83 = 0,68 1,03 x 1,02 x 0,91 = 0,96

Voor een COPtest van bijvoorbeeld 4 bedraagt de SPF:
  • 0,68 x 4 = 2,72 bij gebruik van de standaardwaarden
  • 0,96 x 4 = 3,84 bij een beter ontworpen installatie en gebruik van precieze waarden
De verschillende berekeningsparameters zijn de volgende:
  • θsupply,design: dit is de ontwerpvertrektemperatuur naar het warmteafgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat).
    Voor oppervlakteverwarmingssystemen is deze standaard 55 °C, voor radiatoren/convectoren bedraagt deze temperatuur standaard 90 °C. Wordt het vloerverwarmingssysteem zo ontworpen dat een vertrektemperatuur van 40 °C volstaat, dan stijgt de correctiefactor van 0,88 naar 1,03. Zou men kiezen voor radiatoren met een vertrektemperatuur van 90 °C, dan daalt de factor tot 0,53 wat uiterst nefast is voor de prestatie van de volledige installatie

  • Δθdesign: dit is het verschil tussen de vertrektemperatuur, θsupply,design, en de retourtemperatuur bij ontwerp van het afgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat). Door bijvoorbeeld het debiet in het afgiftesysteem te verlagen, verhoogt deze waarde wat een positief effect heeft op de SPF

  • Δθtest: dit is de temperatuurstoename (van het water) over de condensor tijdens de COPtest meting (op te geven door de fabrikant)

  • Ppumps/PHP: dit is de verhouding tussen het elektrische vermogen van de circulatiepomp op het circuit naar de verdamper (van het glycolcircuit op de warmtebron) en het elektrische vermogen van de warmtepomp volgens de norm EN 14511 bij voorgeschreven testcondities (op te geven door de fabrikant). Door de circulatiepomp niet krachtiger te maken dan nodig, kan de factor verbeterd worden.
Het is duidelijk dat door het optimaal ontwerpen van de installatie diverse factoren verbeterd kunnen worden. Indien men deze precieze waarden zou rapporteren in het EBP-verslag, zou men vaststellen dat de SPF van 2,72 naar 3,84 gestegen is ofwel een stijging van 41 %.

2.2.2. Overzicht van de vereiste parameters voor de berekening van de seizoensprestatiefactor (SPF) van de verschillende types warmtepompen

Tabel 3 Systemen waarop de berekeningsparameters van toepassing zijn.
  Afgiftesysteem
Water Lucht
Apart van luchtventilatie Gedeeltelijk ventilatielucht Enkel ventilatielucht
W
a
r
m
t
e
b
r
o
n
Bodem glycolwater-circuit Δθtest
PHP
θsupply,design
Δθdesign
Ppumps
PHP
Ppumps
Directe
expansie
Δθtest
θsupply,design
Δθdesign
geen enkele bijkomende parameter, geen COP-correctie door te voeren
Grondwater Δθtest
PHP
θsupply,design
Δθdesign
Ppumps
PHP
Ppumps
Lucht Enkel buitenlucht Δθtest
θsupply,design
Δθdesign
geen enkele bijkomende parameter, geen COP-correctie door te voeren
Buiten- en ventilatielucht Δθtest
θsupply,design
Δθdesign
geen enkele bijkomende parameter, geen COP-correctie door te voeren Vtest
Vmax
Vsupply
Enkel ventilatielucht Δθtest
θsupply,design
Δθdesign
geen enkele bijkomende parameter, geen COP-correctie door te voeren Vtest
Vmax
Vextr
Vtest
Vmax
Vsupply
Vextr

Tabel 4 Vereiste parameters voor de berekening van de seizoensprestatiefactor (SPF) van de verschillende types warmtepompen.
Symbool Benaming Eenheid
Productgegevens (op te geven door de fabrikant)
Δθtest Temperatuurstoename (van het water) over de condensor tijdens de COPtest meting °C
PHP Het elektrische vermogen van de warmtepomp volgens de norm NBN EN 14511 bij voorgeschreven testcondities kW
Vmax Het maximale luchtdebiet doorheen de installatie m³/h
Vtest Het luchtdebiet doorheen de installatie bij de test volgens de norm NBN EN 14511 m³/h
Ontwerpgegevens van de installatie
θsupply,design De ontwerpvertrektemperatuur naar het warmteafgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat) °C
Δθdesign Het verschil tussen de vertrektemperatuur, θsupply,design, en de retourtemperatuur bij ontwerp van het afgiftesysteem (of het tussengeplaatste buffervat) °C
Ppumps Het elektrische vermogen van de pomp(en) op het circuit van de verdamper (warmtebron) kW
Vsupply Het ontwerptoevoerdebiet doorheen de installatie m³/h
Vextr Het ontwerpafvoerdebiet doorheen de installatie m³/h

Andere parameters kunnen een rol spelen op de prestatie van een verwarmingssysteem. Hierover meer in Infofiche 48.2. Het gaat onder meer over het toeveogen van een buffervat tussen de warmtepompt en het warmteafgiftesysteem. Indien dit buffervat zich buiten het beschermde volume bevindt, heeft het een klein negatief effect. Bovendien vereist de plaatsing van een buffervat de installatie van een bijkomende pomp. Ook deze pomp zal gerapporteerd moeten worden en is een bijkomende bron van hulpenergieverbruik.

2.3. Van SPF naar E-peil

Het E-peil is een verbruiksniveau van de primaire energie. Voor elke energiedrager wordt er een conversiefactor naar primaire energie gebruikt. In de EPB wordt er voor elektriciteit gerekend met een conversiefactor van 2,5 wat overeenkomt met een verbruik van 2,5 kWh primaire energie in de elektriciteitscentrales voor een elektriciteitsverbruik van 1 kWh in het gebouw. Dit betekent dat een warmtepomp die 1 kWh elektriciteit verbruikt 2,5 keer zwaarder weegt op het E-peil dan een gewone stookketel die dezelfde hoeveelheid brandstofenergie verbruikt. Toch kunnen warmtepompen met een goede SPF tot een positief resultaat leiden.


Fig. 4 Moyenne des gains sur le niveau E, dans l'exemple considéré.
Afb. 4 De gemiddelde winst van het E-peil in ons voorbeeld.
We nemen een voorbeeld: veronderstel dat een woning eerst is uitgerust met een condensatiestookolieketel waarmee een E-peil 75 wordt bereikt. Er werden verschillende berekeningen van het E-peil uitgevoerd in de veronderstelling dat de stookketel wordt vervangen door verschillende warmtepompsystemen. Afbeelding 2 geeft de gemiddelde winst van het E-peil weer naargelang er met standaardwaarden dan wel met preciezere waarden en een beter ontwerp gewerkt is.

Deze grafiek geeft gemiddelden weer en is geen maatstaf voor andere projecten. De waarden dienen voor elk project afzonderlijk berekend te worden:
  • met standaardwaarden presteert de glycol-water warmtepomp (zie § 2.2.1) 7,5 % beter dan een condensatiestookketel

  • indien de aannemer kiest voor een goed ontwerp en precieze waarden hanteert, kan het E-peil sterk dalen tegenover het klassieke systeem met stookolie, in ons voorbeeld (zie afbeelding 2) tot E 58. Het belang van een goed ontwerp en het werken met precieze waarden, ligt hier voor de hand

  • in sommige gevallen is er zelfs helemaal geen winst. Dat is het geval bij de installatie van een glycolwater/waterwarmtepomp, met een warmteafgiftesysteem door radiatoren, en wanneer het E-peil wordt berekend met standaardwaarden: het E-peil stijgt met 23 punten en bereikt E98.
Top

3. De rol van de ontwerper en de uitvoerende aannemer

In Infofiche 48.1 vindt u een algemeen overzicht van de taken van elke partij in het bouwproces, voor zover ze betrekking hebben op de EPB-regelgeving. De aannemer is meestal belast met het technische ontwerp van de HVAC-installatie. Hij mag geen beslissingen nemen die in tegenspraak zijn met de EPB-ontwerpeisen, maar kan wel in overleg met het bouwteam alternatieven voorstellen die minstens aan dezelfde eisen voldoen of die een beter opwekkingsrendement hebben.

Hieronder vindt u meer specifieke taken met betrekking tot deze Infofiche.

De taken van de ontwerper bestaan normaal gesproken uit:
  • het vastleggen van het type warmtepomp : zowel de warmtebron als het warmteafgiftesysteem zijn van belang

  • het aangeven van de plaats van de warmtepomp en het eventuele buffervat (binnen of buiten het beschermde volume).
De taken van de uitvoerende aannemer bestaan normaal gesproken uit:
  • het voldoen aan de voorschriften van het bijzondere bestek en de plannen, evenals aan andere eventuele eisen bepaalt door de ontwerper

  • eventueel een eigen voorstel formuleren voor een alternatieve oplossing, waarmee het mogelijk is te beantwoorden aan de minimale energetische prestaties die door de ontwerper worden vooropgesteld, ter goedkeuring voorleggen aan de opdrachtgever, de ontwerper evenals aan de verantwoordelijke voor de EPB-berekening (zie aanbevelingen in § 4).

  • het verstrekken van de gegevens betreffende de werkelijk geïnstalleerde keuzes, de verwerkte componenten of de afgewerkte installatie aan de verantwoordelijke voor de EPB-berekening (zie tabellen 2 en 3).
De aannemer moet altijd de impact van zijn keuzes afwegen. Het is vooral cruciaal of het te installeren systeem:
  • de SPF zal verlagen
  • de vertrektemperatuur van het water van het afgiftesysteem zal verhogen
  • het vermogen van de pomp naar de verdamper zal verhogen
  • het debiet van een op het ventilatiesysteem aangesloten warmtepomp zal wijzigen.
De aannemer moet ook voorzichtig zijn indien hij het type van de warmtepomp wijzigt. Door bijvoorbeeld een glycolwater/waterwarmtepomp te verkiezen in plaats van een grond/waterwarmtepomp veranderen de correctiefactoren. Het toevoegen van een convector aan een oppervlakteverwarmingssysteem (verwarming via de vloer of de wand) kan het E-peil ook sterk wijzigen.

Kortom, bij het wijzigen of definiëren van het concept van het systeem zelf of van een van de parameters van tabel 3, moet de aannemer de ontwerper informeren over zijn keuzes en de impact ervan op het E-peil laten evalueren.

Top

4. Aanbevelingen

De warmtepomp is niet noodzakelijk het meest bekende systeem bij de ontwerpers. De aannemer kan dan ook heel vroeg door een architect worden benaderd voor inlichtingen over de beschikbare systemen en over de waarde van de COPtest van het beoogde materiaal om het E-peil te kunnen berekenen.

De aannemer stelt de ontwerper best op de hoogte van het feit dat er bepaalde parameters doorslaggevend kunnen zijn voor een gunstige evaluatie van de warmtepomp, en dat hij zich niet moet beperken tot de standaardwaarden. Dit is ook in het belang van de aannemer om zo te voorkomen dat het door hem aanbevolen systeem al in het voorproject zou worden afgewezen. Hierbij dienen de volgende aanbevelingen in acht te worden genomen:
  • kies een warmtepomp met een voldoende hoge COPtest
  • ontwerp de installatie voor voldoende gunstige precieze waarden (zie tabel 2)
  • installeer het eventuele buffervat binnen het beschermde volume van het gebouw
  • dimensioneer de warmtepomp correct naargelang van de werkelijke warmtebehoeften van het gebouw.
  • houd rekening met eventuele geluidsoverlast van warmtepomponderdelen.
Top

5. Specifieke eis in Brussel : de plaatsing van tellers

De wettekst van de EPB in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest bevat een bijkomende bijlage 'Bijlage VIII: eisen betreffende de technische installaties' [2], die niet bestaat in de twee andere Gewesten.

Daarin wordt de verplichting opgelegd om bij nieuwe installaties van warmtepompen, zowel in een nieuw als in een bestaand gebouw (ingrijpende renovatie), een of meerdere tellers te voorzien waarmee het energieverbruik van alle machines samen kan worden opgemeten indien het totale elektrische vermogen gelijk is aan of hoger is dan 10 kW.

Indien de som van de elektrische vermogens van de op hetzelfde waternetwerk aangesloten warmtepompen gelijk is aan of hoger is dan 100 kW, worden er twee tellers geplaatst. De ene teller meet het elektriciteitsverbruik door de gezamenlijke machines, terwijl de andere de hoeveelheid warmte-energie meet die wordt doorgegeven aan het distributienetwerk van de installatie. De tellers zijn uitgerust met een toestel voor de automatische opname – ter plaatse of op afstand – van de gemeten hoeveelheid.

Top

Literatuurlijst

1. Bureau voor Normalisatie
NBN EN 14511 Luchtbehandelingsapparatuur, koeleenheden met vloeistof en warmtepompen met elektrisch aangedreven compressoren voor ruimteverwarming en- koeling. Deel 2: beproevingsmethoden. Brussel, NBN, 2008.

2. Ministerie van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest.
Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering tot vaststelling van de eisen op het vlak van de energieprestatie en het binnenklimaat van gebouwen. Brussel, Belgische Staatsblad, 5 februari 2008.

Top

Opmerking

De Infofiches 'EPB & Bouwberoepen' werden met de grootste zorg opgesteld. Het WTCB kan echter niet aansprakelijk gesteld worden voor eventuele schade die door gebruik van deze informatie zou zijn veroorzaakt. Alleen de Gewesten zijn bevoegd om zich uit te spreken over de interpretatie van de regelgevingen.


Departement 'Akoestiek, Energie en Klimaat, WTCB