Water verwarmen met warmtepomp bespaart energie

20 nov 2009 om 10:53uur

\n\n

\n Gasketel dient als back-up\n

\n Water verwarmen met warmtepomp bespaart energie\n

\n \n \n \n \n \n \n

\n Flink besparen op de energierekening door warmte uit\n grondwater te gebruiken voor de opwarming van de\n kalvermelk. Een speciaal aangepaste warmtepomp maakt\n dat mogelijk. Kalverhouder Theo Thijssen uit Venhorst\n probeerde het systeem als een van de eersten uit.\n

\n Theo en Rita Thijssen zijn enkele jaren terug in Venhorst\n omgeschakeld van melkvee en varkens naar witvleeskalveren.\n Anderhalf jaar geleden bouwden zij een gloednieuwe kalverenstal\n voor 590 dieren. Op een tweede locatie in Boekel hielden ze\n toen ook al 400 kalveren. ?Daar stonden nog oude stallen en we\n moesten handmatig melk geven??, vertelt Thijssen. Voor de\n kalveren uit Boekel wordt nu een tweede stal bijgebouwd in\n Venhorst, vlak achter de eerste. In de nieuwe stallen werkt de\n kalverhouder met een volledig automatisch\n melkvoersysteem.
\n Onderdeel van het volledig automatisch voersysteem is een\n speciaal aangepaste warmtepomp. Hiermee bespaart de\n kalverhouder zo?n vijftien euro per tankopwarming. De besparing\n is te danken aan een speciale warmtepomp, die, met behulp van\n de warmte uit grondwater en warmtewisselaars, het water voor\n het aanmaken van de melk voor het grootste deel verwarmt. De\n gasketel schakelt alleen nog in voor het laatste stuk van 60\n tot 75 graden.\n

\n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n

\n Werking warmtepomp schematisch weergegeven\n

\n Het grondwater wordt door een bronpomp opgepompt en door\n de eerste warmtewisselaar geleid. Een gas (koudemiddel)\n neemt de warmte uit het water op. Het afgekoelde\n grondwater gaat terug de grond in en het opgewarmde gas\n wordt in de compressor samengeperst. Door het gas samen\n te persen ontstaat warmte. In een volgende\n warmtewisselaar wordt de warmte uit het samengeperste gas\n opgenomen door het water voor de bereiding van\n kalvermelk. Dit heeft uiteindelijk een temperatuur van\n ongeveer zestig graden. De ketel verwarmt dit verder tot\n 75 graden.
\n Het afgekoelde gas wordt intussen in het expansieorgaan\n verder teruggekoeld tot ongeveer min vijf graden, zodat\n het weer warmte kan opnemen uit het grondwater.\n

\n Temperatuur te laag\n

\n Strijbos Climate Systems uit Deurne ontwikkelde deze aangepaste\n warmtepomp, met de naam het Bivalent boiler systeem, speciaal\n voor de kalverhouderij. ?We zijn begonnen met klimaatsystemen\n in de veehouderij, horeca en industriehallen??, vertelt Martin\n Strijbos. ?Vanuit de veehouderij ontstond het idee om voor de\n opwarming van water gebruik te maken van een warmtepomp. Vooral\n als er grote hoeveelheden water opgewarmd moeten worden, zoals\n in de kalverhouderij voor het aanmaken van melk, kan een\n warmtepomp kosten besparen.??
\n Een warmtepomp is op zich niet iets nieuws. Het is alleen de\n kunst om het rendement ervan te verhogen. Een standaard pomp\n haalt bijvoorbeeld de zestig graden niet. Dat ervoer ook\n Thijssen in de praktijk. ?Met de standaard pomp kwamen we\n steeds twintig graden tekort.??
\n Samen met Martin Strijbos dacht hij na over manieren om de\n temperatuur van het water te kunnen verhogen en het rendement\n van de pomp te verbeteren. Dat viel nog niet mee, want over het\n algemee n geldt hoe hoger de eindtemperatuur, des te lager het\n rendement van de machine.\n

\n Geen onnodige poespas\n

\n Met enkele aanpassingen in de warmtewisselaars, een andere\n compressor, koude middelen en inspuittechnieken ontstond het\n concept van het Bivalent boiler systeem. Thijssen en Strijbos\n zijn een jaar bezig geweest met testen, meten en verfijnen van\n de apparatuur. Zo zit de elektrische regeling bij deze\n warmtepomp buiten de machine. ?Bij een standaardpomp zit die\n erin. Dat is storingsgevoelig, omdat de machine altijd wat\n trilt tijdens het draaien??, weet Strijbos.
\n Daarbij wordt de regeling op maat gemaakt en geïnstalleerd. De\n machine bevat verder geen poespas en daardoor niet\n storingsgevoelig. Want wat er niet aan zit kan ook niet kapot,\n zo redeneren Strijbos en Thijssen.
\n Uit de metingen bleek het systeem nog beter te presteren dan\n verwacht. Gemiddeld brengt de warmtepomp het water voor de melk\n in ruim vijf uur tijd op een temperatuur van 60 graden met een\n gemiddelde werkingscoëfficiënt (COP) van 5,4. Dit betekent dat\n 1 kW elektriciteit 5,4 kW warmte oplevert. Gedurende het\n opwarmtrajec t loopt de COP af van 7,9 bij een watertemperatuur\n van elf graden tot 3,7 bij zestig graden ?Dat is nog steeds erg\n efficiënt als je bedenkt dat de COP van een normale warmtepomp\n op gemiddeld 2,5 ligt bij een watertemperatuur van 48 graden??,\n vergelijkt Strijbos.\n

\n Warmte uit grondwater\n

\n Deze efficiëntie is onder andere te danken aan het gebruik van\n grote warmtewisselaars in het systeem. ?Die zorgen voor een\n goede warmte-uitwisseling en daardoor voor een hoger\n rendement??, legt Strijbos uit. Verder spelen het gebruik van\n speciale gassen in de wisselaars en het gebruik van de\n constante aanvoertemperatuur van grondwater een belangrijke\n rol. Het grondwater dat wordt opgepompt uit een put van 60 tot\n 180 meter diep heeft constant een temperatuur van tien á twaalf\n graden. De warmte uit het water wordt in de warmtewisselaar\n gebruikt voor de opwarming van het water van de kalvermelk (zie\n afbeelding). Daarna gaat het met zo?n zeven graden weer de\n grond in.
\n Door de diepte van de put is het water vrij van zuurstof en dat\n voorkomt oxidatie in de leidingen. ?Grondwater bevat namelijk\n altijd een fractie ijzer en in minder diepe lagen\n zuurstofbelletjes??, weet Strijbos. IJzer oxideert in\n combinatie met zuurstof. ?Dan krijg je roest in de leidingen en\n daardoor beschadi gen machines. In diepere grondwaterlagen\n komen die zuurstofbelletjes in veel geringere mate voor.??\n

\n Gasketel als back-up\n

\n \n \n \n \n \n \n

\n De warmtepomp verwarmt het water tot zestig graden. De\n verwarmingsketel hoeft alleen nog in te schakelen voor\n het laatste stukje van het temperatuurstraject van\n zestig naar vijfenzeventig graden. Op deze manier kan\n een kalverhouder flink besparen op zijn\n energierekening. Bovendien dient de gasketel als\n back-up. Mocht de pomp uitvallen, dan schakelt de ketel\n in voor het volledige verwarmingstraject. Op die manier\n is er in geval van storing toch warm water en kunnen de\n kalveren gewoon drinken.\n