Energiedak

Is het nuttig om een zogenaamd ‘ thermisch energiedak’ toe te passen bij een warmtepomp installatie met gesloten bron?

Het antwoord is JA, MITS het op de juiste manier met een goede elektronische regelaar en juiste hydraulische inpassing gebeurt.

Navigeren:

Thermisch energiedak, PV Cellen, Bufferen

Wat verstaan we onder een Thermisch Energiedak ?

Hiermee worden ‘warmtewisselaars’ op daken bedoeld welke warmte/energie van de zon opnemen.
Er komen langzaam steeds meer vormen om dit te doen. Bij platte daken zien we bijvoorbeeld dat net onder de dakbedekkinigslaag in het isolatiemateriaal slangen worden aangebracht (eigenlijk net als bij vloerverwarming) welke de warmte opnemen. Aan de buitenkant zie je dus helemaal niets van zo’n energiedak. Ook zijn er al systemen die tussen het dak en de dakpannen komen bij schuine daken. Maar er zijn natuurlijk ook zichtbare panelen. Door water voorzien van antivries of een andere vloeistof, door de slangen rond te pompen wordt het ‘water’ op het dak dus door de zonstraling verwarmt, deze warmte kun je vervolgens op een andere plaats gebruiken.

Als het energiedak wordt uitgerust met intelligente besturing kan een energiedak bijdragen aan een nog gunstiger rendement (COP) van een warmtepomp. U kunt dan namelijk de brontemperatuur opwarmen (regenereren) met het energiedak. Een instelling zou kunnen zijn om uw brontemperatuur in het ‘stookseizoen’ op 20 graden (proberen) te brengen en houden. En in het zomerseizoen op 10 graden. Immers u wilt in de zomerperiode passief kunnen koelen (dan kunt u de warmte van het dak dus niet kwijt aan de bron van de warmtepomp).

Als u geen gebruik wil maken van passieve koeling kunt u proberen de bron altijd op 20°C * te houden.
*Een warmtepomp is meestal ontworpen voor een maximale brontemperatuur van 20 °C dus hoger mag de brontemperatuur voor een storingsvrije werking van de warmtepomp niet komen.

Een intelligente regeling hiervoor is dus gewenst. Als het energiedak hogere temperaturen bereikt kan het energiedak (bij warmtevraag) deze energie direct aan de afgifte zijde (CV / Tapwater) toevoegen. De temperatuur van het energiedak moet dan uiteraard hoger zijn dan de temperatuur die het afgiftesysteem op dat moment heeft (Let op: ook hier gelden echter weer regels m.b.t. de maximale temperatuur die rechtstreekt aan het ‘warmtepomp afgifte circuit’ kan worden toegevoegd).

Voor het passief koelen is het dus noodzakelijk dat u de brontemperatuur laag houdt in de zomerperiode, om te koelen heeft u immers lagere temperaturen nodig. (De warmte uit uw woning gaat dan min of meer de bron in) U koelt door water van ongeveer 18°C door uw “vloerverwarmingssysteem” te laten lopen (bij lagere temperaturen krijgt u condens vorming op de vloer). Een gesloten bron is natuurlijk beperkt in het kunnen afvoeren van de warmte uit uw woning. Vandaar dat met het regenereren (met een energiedak) van de bodem in de zomer voorzichtig moet worden omgesprongen. Soms kan echter een energiedak ook helpen met het ‘koelen’ van de bron. Bij koude nachten kun je immers het bronwater over het energiedak pompen waardoor het afkoelt. Uiteraard alleen als de buitenlucht temperatuur kouder is dan de brontemperatuur.

Voor woningen wordt een energiedak op dit moment nog niet veel toegepast, maar langzaam maakt het een aanvang.

De hierboven genoemde wens temperatuur van 20°C bron in de winter wordt natuurlijk ook niet altijd gehaald. Immers op bewolkte koude dagen zal het energiedak niet veel kunnen bijdragen en in de zomer als het energiedak op zijn best werkt (meeste warmte geeft) willen we juist koelen. U kunt het energiedak dan natuurlijk wel laten helpen om bijvoorbeeld tapwater voor te verwarmen. Het meest effect van een energiedak voor verwarming van uw woning heeft u dan ook in het voor en na seizoen. Maar omdat, in ons land, in deze seizoenen zowel koelen als verwarmen kan voorkomen is een intelligente regelaar dus noodzakelijk. En dan nog kan het lastig zijn. Vandaag kan het immers een vrij koude dag zijn en brengt u uw bron naar 20 °C toe, terwijl morgen een warme dag kan zijn waar u wilt koelen en uw bron met 20°C te warm is. Een intelligentie regelaar zal de bron temperatuur dan bijvoorbeeld naar 15°C brengen, meet voortdurend wat hiermee kan en of dit voldoende is om aan de vraag te voldoen. Door ‘een geschiedenis’ op te bouwen zal de regeling steeds beter gaan anticiperen. Daar elke woning een andere is (meer glas / minder glas, goed geïsoleerd / minder geïsoleerd / andere gebruikers) is van te voren dus moeilijk een ‘gedragspatroon’ in te geven dat voor uw situatie perfect zal zijn.

Energiedak en open bron:

Bij grotere gebouwen zoals kantoorpanden, scholen enz. (maar ook bij woningen) kan gebruik worden gemaakt van een ‘open bron’ (zie elders op deze website). Als je uit een open bron meer dan 10m³ per uur haalt ben je in Nederland (regeling via de provincie) vergunningplichtig. Een onderdeel van deze vergunning is het aantonen van een thermische balans. Een thermische balans geeft weer dat er net zoveel energie (kJ) moet worden terug gestopt in de bron als dat er onttrokken is.
In die situatie is een energiedak dus goed toepasbaar om hieraan te kunnen voldoen.

Tevens kunt u natuurlijk ook hier het energiedak gebruiken om de brontemperatuur bij verwarmen op te tillen naar 20°C voor een nog gunstigere COP.

In de praktijk (beperkt tot woningen): Een energiedak wordt regelmatig met succes toegepast, er zijn echter ook gevallen bekend waar een energiedak is geplaatst en deze meer storing aan de warmtepompinstallatie veroorzaakt dan goed doet. Vooral als u in de zomer met uw warmtepomp passief wil koelen is het raadzaam om eerst goed na te denken!

PV Cellen

Een andere, meer toegepaste, oplossing is natuurlijk een ‘echte’ zonnepanelen / zoncollectoren voor verwarming van tapwater (thermisch) of PV (Photo Voltage) cellen t.b.v. het opwekken van elektrische energie. Hoewel de aanschaf van een ‘energiedak’ vaak prijsgunstiger is dan de aanschaf van genoemde collectoren.

Warmte bufferen?

Natuurlijk word gedacht aan vele oplossingen, zo ook aan ‘Bufferen’.

Theoretisch voorbeeldje: “Een buffer voor de wintermaanden oktober t/m februari”:

(In dit voorbeeldje houden we geen rekening met verliezen tijdens de opslag)

Stel je hebt een niet al te grote goed geïsoleerde tussenwoning met een berekend transmissievermogen van 8 kW.

Je woning heeft dan voor verwarming theoretisch nodig 1650 uur x 8 kW = 13200 kWh per jaar

In dit huis wonen 2 mensen, in Nederland gebruiken wij gemiddeld 40 liter warmwater van 40 graden per persoon per dag.
2 x 40 liter x 365 dagen is 29.200 liter per jaar dat verwarmt moet worden van 10 naar 40 graden. (Delta T = 30)
29.200 liter x 30 graden = 876.000 delen we dit weer door 860 (rekengetal energie inhoud water) dan hebben we hiervoor 1018 kWh per jaar nodig.

(Totaal voor deze woning/situatie dus 13200 + 1018 = 14218 kWh per jaar aan energie behoefte voor verwarming en tapwater)
In de maanden oktober t/m februari is theoretisch 65% van het jaar vermogen voor verwarming nodig (In de zomer is het verbruik lager) = 8580 kWh
voor tapwater geldt dat we gewoon voor 5 maanden 5/12 deel kunnen nemen = 1018 x 5/12 = 424 kWh

Voor die 5 maanden (oktober t/m februari) hebben we dus 8580 kWh + 424 kWh = afgerond 9000 kWh nodig.
buffervatenStel dat je het voor elkaar zou krijgen om met zoncollectoren in de andere maanden een grote hoeveelheid water tot een temperatuur van 70 graden te kunnen bufferen en je hebt voor verwarming en tapwater in de winter 40 graden aanvoer nodig dan geeft dat een temperatuur verschil (deltaT) van 30 graden. Dit verschil van 30 graden kun je dus maximaal uit de tank souperen om aan je behoefte voor die 5 maanden te voldoen.

9000 kWh x 860 (rekengetal energie inhoud water) = 7740000 gedeeld door 30° = 258000 liter of wel 258 m³
Dus bijvoorbeeld een buffer van 7 meter x 6 meter x 6,1 meter (een kelder onder je woning van 6,1 meter diep vol met water)

Om het voorbeeldje af te maken: Uit een thermisch zonnepaneel haal je in Nederland circa 333 kW/h per jaar per m²

Om die hoeveelheid warmte van 9000 kWh te maken (de buffer 30 °C op te warmen) heb je dus 9000 kWh : 333 kWh = 27 m² zoncollector nodig.
Maar tijdens de ‘win periode’ in de overgebleven 7 maanden heb je ook nog (14218 – 9000) 5218 kWh nodig waarvoor nog eens 16 m² collector nodig is

Dus totaal 43 m² zoncollector.

Echter gezien de kosten van een goed geïsoleerde buffer (en fundering hiervoor) van 258000 liter blijkt dit dus in de praktijk niet echt haalbaar.