Warmtepomp met omschakelbare bron

[Paip]

Mede-tweakers,

Al enige tijd houd ik me zowel in mijn vak als hobby-matig bezig met warmtepompen en energie-systemen.
Wat mij opvalt is dat warmtepompen vaak een eenzijdige bron hebben. Bijvoorbeeld: buitenlucht, grond-bron, PVT.

Even als voorbeeld voor mijn huis:
Op dit moment bestaat:

1. De DHW voorziening uit:
- 5m2 zonnecollectoren + 300 liter hygiene-buffervat
- 3kW lucht/glycol ventilatie warmtepomp

2. Het verwarmings afgifte-systeem uit:
- radiatoren (bovenverdieping huis)
- vloerverwarming (begane grond huis)
- vloerverwarming schuur
- vloerverwarming uitpanding kantoor

3. Het koelings-afgifte systeem bestaat uit:
- kanaalkoeler (bovenverdieping huis)
- kanaalkoeler (begane grond)

Dit koelen/verwarmen wordt nu gedaan met een Panasonic Monoblock lucht/water warmtepomp.

Daarnaast zal er volgend jaar ook nog een zwembad verwarmd moeten worden. Dit zal gedeeltelijk gaan gebeuren met de overcapaciteit van de zonneboiler (welke normaal gezien voorziet in warm tapwater), maar daarnaast het liefste ook met een warmtepomp (heb namelijk 15kW aan PV liggen).
En daar komen we meteen met het nadeel van de luchtwaterwarmtepomp: deze kan koelen OF verwarmen.
Het mooiste zou zijn dat de warmte, die vrijkomt bij het koelen van het huis, direct ingezet zou kunnen worden bij het verwarmen van het zwembad. Eventuele overcapaciteit in koelen/verwarmen, zou dan afgestaan kunnen worden aan de buitenlucht (alles buiten deze energiebalans dus).

De grootste uitdaging is om dit regeltechnisch af te stemmen. Op dit moment krijg ik de boel al niet volledig automatisch geregeld met de systemen die bij de huidige apparatuur zijn geleverd. Vandaar dat ik binnenkort mijzelf ga verdiepen in een PLC-based domotica-platform om zo alle sensoren/actuatoren/pompen ed. aan te sturen.

Daarnaast zit ik eraan te denken om mijn Panasonic warmtepomp aan te passen aan de F-zijde door er een extra warmtewisselaar aan toe te voegen. Het meest optimale is dat, tijdens koel-modus, het F-gas door de primaire kant van de extra warmtewisselaar loopt en dan, via een 3-weg-klep naar de bestaande radiateur. Aan de secundaire kant van de toegevoegde wisselaar kan dan CV-water stromen die op zijn beurt weer het zwembad verwarmd.

Ok, tijdens koel-modus zie ik geen problemen. Maar in de winter, zal het wel kunnen dat het CV-water in deze warmtewisselaar gaat bevriezen. Dus er moet ook een mogelijkheid zijn om dit te voorkomen (door bijvoorbeeld deze extra wisselaar buiten bedrijf te stellen middels 3-weg-klep; bypass).

Indien dit mogelijk is, zou het dus ook mogelijk zijn om tussen 2 andere bronnen te kunnen schakelen. Denk hierbij aan schakelen tussen een grond-bron of buitenlucht waardoor de COP tijdens verwarmings-modus geoptimaliseerd zou kunnen worden.

Ik ken nog niemand die dit heeft gedaan. En dat zal ook wel niet voor niks zijn. Wellicht schiet mijn kennis over warmtepompen tekort en zijn er anderen die mij kunnen wijzen op de problemen die dit gaat geven.

Ik begrijp ondertussen de complexiteit en dat er hoogstwaarschijnlijk financieel interessantere opties zijn. Maar ik zou graag de focus op de techniek willen houden

Dus: is hier al eens iemand mee bezig geweest? Mensen met kennis die zich hierin willen mengen?

[Coolmint]

Wat je beschrijft kan denk ik best allemaal. Dat nog niemand dat doet (als in: commercieel aanbiedt) is omdat het heel veel werk is om dat goed uit te zoeken, in elkaar te zetten en service te bieden bij in bedrijf stellen en onderhoud. Maak daar maar eens een financieel plaatje voor dat voor zowel installateur als consument interessant is.

Maar ik denk dat er best mensen zijn die dit zelf gemaakt hebben (of iets wat erop lijkt), maar om het DIY is, niet als product aanbieden natuurlijk. In mijn eigen huis heb ik de zonneboiler en de warmtepomp gekoppeld middels een extra warmtewisselaar en een fake temperatuursensor, wat kleppen en relais zodat als overdag de zon het niet gered heeft, 's avonds de warmtepomp de boiler op temperatuur brengt, maar wel via het circuit van de zonneboiler (glycol), maar zonder dat er glycol in mijn verwarmingssysteem zit en zonder dat het water eerst over de zonnecollectoren gaat. Werkt al jaren zonder omkijken, maar ik denk niet dat er een installateur dat zomaar gaat bouwen of aanbieden.

[No Hands]

DHW voorziening? waar staat DHW voor?

[silverball]

No Hands schreef op maandag 23 september 2024 @ 18:49:
DHW voorziening? waar staat DHW voor?

Domestic Hot Water misschien?

[No Hands]

silverball schreef op maandag 23 september 2024 @ 18:52:
[...]

Domestic Hot Water misschien?

Dat zou een mogelijkheid zijn maar ik dacht dat we dat hier SWW noemden

[Proton_]

De Vaillant Flexotherm is een W/W warmtepomp die een luchtcollector ondersteunt (dus kan defrosten). De brine gaat dan dus buiten door een l/w wisselaar met fan.
Het is alleen wel een oud model met beperkt vermogen en niet modulerend, maar misschien heb je iets aan de schema's en ideeën.

[-Niels-]

Wat regeltechnisch misschien een makkelijkere oplossing is, als je er de ruimte voor hebt, een ventilatie warmtepomp. Dit type heb ik staan om in de zomer te koelen en warm tapwater te maken. Na aftrek van subsidie meer dan gratis.

Overigens zou ik niet voor een plc based domotica systeem gaan om alles aan elkaar te knopen maar gewoon een wat gebruiksvriendelijker platform als HA of Domoticz.

[Paip]

-Niels- schreef op maandag 23 september 2024 @ 22:35:
Wat regeltechnisch misschien een makkelijkere oplossing is, als je er de ruimte voor hebt, een ventilatie warmtepomp. Dit type heb ik staan om in de zomer te koelen en warm tapwater te maken. Na aftrek van subsidie meer dan gratis.

Overigens zou ik niet voor een plc based domotica systeem gaan om alles aan elkaar te knopen maar gewoon een wat gebruiksvriendelijker platform als HA of Domoticz.

Hey, das een bekende warmtepomp. Heb zelf ook een de PCWU staan. Als backup voor de winter (en de zonnecollectoren dus te weinig warmte leveren).
Heb deze ook, net als Coolmint, op het glycol circuit zitten van de zonneboiler. Werkt prima als merk ik wel dat de COP iets lager is dankzij de glycol icm het enigszins beperkte warmte-uitwisselend oppervlak van de zonneboiler coil in het tapwater at. Ach boeie; is toch maar voor 2-3 maandjes per jaar 😉.

Terug naar de post van _Proton:
Dat is wel een interessant principe! Ik ga daar eens naar kijken. Ben benieuwd wat voor medium er door de l/w wisselaar stroomt ivm bevriezing in de winter. Bedankt voor de tip!

@-Niels-
Heb wel even gekeken naar HA. Maar heb er totaal geen ervaring mee. Ben benieuwd of er niet heel veel programmeerwerk komt kijken bij de functionaliteit die ik wil. En had het idee dat de hardware ook nog redelijk prijzig is. Komt behoorlijk wat I/O bij kijken.
6 ruimte temp sensoren PT1000
11 water sensoren PT1000
4 0-10v pompen aansturen
1 4-20mA sensor
1 4-20mA pomp aansturing
1x 0-10v aansturing Warmtepomp
12 digitale ingangen
16 digitale uitgangen
En dan wil het liefst nog het hele Victron ESS koppelen. (Maar dat kan blijkbaar prima met HA).

Ik weet precies hoe ik dat met een PLC/HMI voor elkaar kan krijgen (ben heel wat jaren PLC programmeur geweest). Maar HA en bijbehorende hardware is (nog) abracadabra voor mij 😉.

[Swenno]

Even een bestaande F-gassen installatie aanpassen met extra warmtewisselaar en klepjes gaat het denk niet worden. Niemand gaat daar zijn certificaat aan branden.

Een andere fix wat mogelijk het uitdenken waard is. Maak een kast voor de uitblaas van de huidige warmtepomp en plaats hier een lamellen warmtewisselaar in.

Dus inplaats van dat je de warmte naar buiten blaast. Gaat deze eerst nog over een 2de warmte wisselaar heen en dan pas naar buiten. En die 2de warmte wisselaar kan water/zwembadwater/glycol zijn zolang je maar rekening houdt met het materiaal specificatie van het medium wat er door heen gaat.

[-Niels-]

IO heb ik hier in huis geregeld met een paar kasten met een ESP32 erin, draaiend op espeasy. Alle door jou genoemde signalen kun je bijna samen op een enkele esp hangen. T grote voordeel tov PLCs is de prijs en flexibiliteit. Omdat t wifi is kun je t heel makkelijk lokaal een extra esp hangen en vervolgens kiezen wat je binnen de esp regelt qua logica en wat je centraal doet. Praktisch zie ik ze als remote IO voor t domotica systeem.
Overigens zou ik ipv Pt1000 gaan voor de wat simpeler ds18b20 sensoren omdat je die veel makkelijker aan sluit op een esp en de beperkte temperatuur range normaal geen issue is.

Qua warmtepomp heb je alles dus eigenlijk al aangesloten, als je de overcapaciteit van de zonneboiler al kunt gebruiken voor verwarmen zwembad en de hewalex warmtepomp daar ook de warmte aan kan afgeven is t alleen een kwestie van dit goed kunnen regelen lijkt me?

[Paip]

@-Niels-
Bedankt voor je tips!
Inderdaad zijn de warmtepomp en zonneboiler etc al aangesloten. Ze draaien, maar lang niet optimaal. Graag zou ik prioriteiten aan willen geven en planningen.
Bijvoorbeeld: morgenochtend om 10:00 uur moet het zwembad op temperatuur zijn. Het systeem zou dan zelf moeten gaan berekenen hoeveel energie hiervoor nodig is (ahv oa ook buitentemperatuur en delta t van het zwembadwater) en zo deze energie zo efficiënt mogelijk zien te winnen. Bijvoorbeeld: tapwater verwarming uitstellen (of beperken tot 60 graden), tapwater warmtepomp hiervoor inzetten zodat de zonneboiler alles naar het zwembad kan sturen in samenwerking met de CV warmtepomp. En dit alles het liefst op zo laag mogelijke energieprijzen.
Ik weet het: dat wordt behoorlijk complex, maar wel cool 😎.

Het idee is dat er zoveel mogelijk functionele vrijheid ontstaat zodat er alles geprogrammeerd kan worden, wat er bedacht wordt. Dit wordt een meerjarenplan.
Mijn werk heeft hier behoorlijk raakvlak mee. Ik ben verduurzamings consultant en ik zet concepten op voor particulieren, bedrijven en overheidsinstanties. Mijn doel is bijleren en toepassen. Practice what you preach. Kweekvijver voor ideeën en toepassingen. Maar dan alles vanuit technische mogelijkheden. En die mogelijkheden; die wil ik bij deze onderzoeken.