Optimalisatie vullen buffer met warmtepomp

Warmtebuffers op tuinbouwbedrijven worden gebruikt als tijdelijke warmteopslag. Warmte die overdag wordt geproduceerd wanneer de verwarmingsketel actief is voor CO₂-productie, wordt opgeslagen in een buffer en ’s nachts gebruikt voor verwarming van de serre.

Het Proefstation voor de Groenteteelt beschikt over een lucht-water-warmtepomp (WP) die rechtstreeks aangedreven wordt door een warmtekrachtkoppeling (WKK). De vraag stelt zich welke manier de lage temperatuur buffer energetisch het meest efficiënt kan gevuld worden: door het water over de WP te laten circuleren aan een hoog debiet met een kleine delta T tussen aanvoer- en retourtemperatuur of omgekeerd.

Bij een hoge delta T moet de compressor continu op hogere druk werken, wat resulteert in een lagere COP (coëfficiënt of performance, de verhouding tussen de warmteopbrengst en het opgenomen vermogen van de compressor). Tegelijkertijd moet er echter minder water rondgepompt worden, wat minder elektrisch vermogen vraagt. Theoretisch is het vullen van de buffer met een kleine delta T efficiënter omdat bij het vullen van de eerste stappen met een hogere COP gewerkt wordt. Naarmate de temperatuur stijgt, daalt de COP. Deze theoretische berekening werd getoetst met effectieve meetwaarden bij een delta T van 1,6, 1,9 en 2,7°C.

De berekening op basis van de effectieve meting toont aan dat de energie nodig om de buffer op te warmen een gelijkaardig patroon vertoont als de theoretische berekening (cf. Raets & Schietecatte, 2011). Het energieverbruik voor het vullen van de buffer is het hoogst als deze in stappen van 1°C wordt gevuld en het laagst bij stappen van 2,7°C. Dit komt vooral door het aanzienlijk hoger elektrisch verbruik van de waterpomp. Dit verhoogd verbruik wordt niet gecompenseerd door een hoger rendement van de WP.

Op basis van de metingen van het totale energieverbruik van de WP bij modus 25% en de waterpomp kan de delta T best ingesteld worden op 2,7°C.

Foto: Compressor van de warmtepomp.

L. Van Herck, R. De Vis

Proefstation voor de Groenteteelt