Het is een veel gehoorde opmerking. Een lucht/water of lucht/lucht warmtepomp kan toch niet verwarmen bij lage buitentemperaturen? Mijn ervaring van de afgelopen vijfentwintig jaar leert mij dat hieraan veelal een verkeerd ontwerp aan ten grondslag ligt of het gebouw niet geschikt is voor toepassen van warmtepompen in het algemeen.
In dit artikel neem ik u mee naar een opdracht, welke ik in 2015 ontving. Ik was nog maar net voor mij zelf begonnen en kreeg de mooie uitdaging om een onderzoek te doen naar een warmtepomp installatie in een vrij verhuurbaar pand uit 1988. In 2013 was door de installateur in opdracht van de gebouweigenaar een VRF-heatrecovery systeem geïnstalleerd. Het ontwerp was mede door de leverancier van het VRF-warmtepompsysteem gemaakt op basis van aangeleverde tekeningen. Er was geen aanvullende verwarming beschikbaar. De bestaande verwarming was tijdens de installatie van het VRF-systeem gedemonteerd. Het VRF-warmtepompsysteem, wat een lucht/lucht warmtepomp systeem is, was dus bedoeld voor hoofdverwarming en koeling. Iets wat veel gebeurt in bestaande gebouwen, omdat dit eenvoudig is in te brengen, door de beperkte ruimte welke nodig is. Soms ook zonder te kijken naar de kwaliteit van het pand, is de gebouwschil (isolatiewaarde) wel geschikt voor laagtemperatuur verwarmen.
Na twee jaar operationeel te zijn, blijven er klachten over de installatie bij de gebruikers. Er zijn klachten over de temperatuur in de zomer en de winter, waarbij men soms een warm hoofd had en toch koude voeten ervoer. Ook waren er klachten over de ventilatie in het gebouw en hinderlijke luchtstromen. De eigenaar van het pand wilde dat dit probleem opgelost werd en ik ben met dit gegeven gestart met verzamelen van gegevens en heb op locatie diverse metingen gedaan om zo de problemen te traceren.
Aan de hand van tekeningen, specificaties van de installatie en berekeningen van de installateur ben ik aan de slag gegaan. Er bleek een VRF-warmtepomp systeem aanwezig te zijn, waarbij de binnenunits waren uitgevoerd als plafond inbouw cassetteunits. Een techniek die op zich voor de kritische gebruiker in een goed ontwerp ook al voldoende zorgen oplevert. Men ervaart soms tocht of temperatuurwisselingen, of er zit iemand in de luchtstroom en deze is niet of nauwelijks te beïnvloeden. Zelf zou ik eerder kiezen voor satellietunits, welke lucht inblazen via wervelroosters of een vloermodel. De gebruikers konden wel zelf de temperatuur instellen.
Naast het VRF-warmtepompsysteem is op het dak een warmteterugwinunit (WTW) geplaatst, welke de verse lucht met warmteterugwinning binnenbrengt. De verse lucht wordt via rozetten in het plafond ingeblazen en middels vergelijkbare rozetten weer afgezogen. Er is geen nabehandeling van de lucht. Volgens opgave fabrikant is het rendement 80%. Er is geen aanvullende verwarming toegepast. Ook wordt de verselucht niet nabehandeld.
Het kantoorpand
Het kantoorpand is tijdens de renovatie en installeren van het warmtepompsysteem bouwkundig niet aangepast en in oude staat gebleven. Isolatiewaardes waren onbekend, echter de gevels lijken voldoende geïsoleerd en hier bleek ook niet het probleem te zitten. Voor de ramen/kozijnen lag dit anders. Met name de kozijnen en een aantal ramen zijn niet van een goede kwaliteit, ondanks dat er deels dubbele beglazing was toegepast. Er is geen zonwering aanwezig. De gangzone is onverwarmd een veel kouder dan de kantoren. Vanuit de kantoorverdiepingen kom je direct in het trappenhuis, wat een open verbinding heeft met de voordeur. Verder is zichtbaar dat de voordeur van het gebouw van glas is. Er zit wel een soort tochtsluis, echter deze is toegankelijk middels een glazen deur met kieren rondom.
Andere verstorende factoren
Een cassetteunit maakt gebruik van het Coanda (kleef) effect om zo de meest ideale luchtstoom te creëren. Bij toepassing van cassette modellen moet verstoring van de luchtstroom worden voorkomen. In het plafond zijn open lichtarmaturen toegepast. Deze kunnen verstoring van de luchtstroom geven en dat was dan ook het geval.
Het onderzoek
Het onderzoek begon bij het beoordelen van de stukken. Al snel bleek dat door de installateur en leverancier geen transmissieberekening of koellast berekening was gemaakt, maar is de installatie ontworpen op basis van kentallen. Helaas is dit vaak het geval met als reden, we hebben ervaring genoeg om te weten wat nodig is.
Vervolgens zijn er gesprekken geweest met de installateur, fabrikant en eigenaar van het gebouw en is ook de locatie bezocht om ter plekke naar de locatie van de binnenunits te kijken en instellingen van de bedieningen te beoordelen. Ook is gekeken naar de ventilatie, de gevels, trappenhuis en andere belangrijke zaken.
Tijdens het eerste locatiebezoek in het najaar viel direct op dat de verschillende ruimtes volgens de regeltechniek en gebruikers niet op temperatuur kwamen. De koeling was aan en het setpoint was 22 °C. De aangegeven ruimtetemperatuur was 25 °C. De bediening stond op automatisch, echter van veel luchtstroom was niets te merken. Wel was het voor mijn gevoel het behaaglijk in de ruimte (leefzone) en werd door mijzelf 21 °C gemeten. Er waren externe sensoren toegepast, welke de temperatuur regelde. Een vreemde situatie, waarbij de sensoren denken dat het warmer is dan werkelijk aan de hand was. Later zag ik in verwarming hetzelfde probleem, waarbij het volgens de sensoren kouder was dan de werkelijke temperatuur in de ruimte. Dit verklaarde ook het warme hoofd. De installatie bleef maar verwarmen. Uiteindelijk werd ook gezien dat de temperatuur op een verkeerde plek werd gemeten en dus het systeem niet deed wat gevraagd werd.
Tijdens een bezoek in de winter, viel direct op dat het trappenhuis zoveel kouder was dan de kantoren. Na dit te meten bleek dit zeker wel 5 graden verschil te zijn. Ook was er veel trek door het trappenhuis alsof er iets open stond boven. De buitentemperatuur op moment van het bezoek was ca. 16 °C en daarmee vrijwel de temperatuur in het trappenhuis.
Visueel lijkt er dan niet zo veel aan de hand en toch zijn er klachten. Dus ben ik gestart met aanvullend onderzoek bestaande uit;
· Temperatuurmetingen met handmeter in diverse ruimtes en installatieonderdelen
· Visuele inspectie installatie op dak
· Plaatsen van de dataloggers voor temperatuur en vochtigheid, voor lange termijn meting
· Testen werking binnenunit en vloersensoren
· Rookproeven in trapgat en kantoor
· Thermografie binnen en buiten
· Analyseren van de gegevens
Door temperaturen te meten en ook over lange temperatuur kan goed beoordeeld worden of de klachten terecht zijn. Dataloggers zijn aan de vloer, aan de gevel en midden in de ruimte geplaatst om zo ook temperatuur verschillen te traceren. Middels thermografie en rookproeven kan gezien worden hoe goed de gevel, kozijnen en ramen zijn. De rookproeven laten ook zien hoe luchtstromen door het kantoor en trappenhuis lopen.
Vanuit thermografie werd al snel duidelijk dat er veel koude lekken aanwezig zijn. Het pand reageert hierdoor erg snel op de wisselende temperatuur en comfort is eigenlijk met een lucht/lucht warmtepompsysteem niet goed haalbaar. Straling is nodig om deze lekken op te lossen. Of er moet aandacht besteed worden aan deze lekken, door ze te dichten.
De rookproef gaf een duidelijk beeld hoe de luchtstroom is. Ondanks dat er weinig wind was bleek al snel dat er een luchtstroom naar boven is en de rook verdween onder de deuren door richting de kantoren. Er werd dus in de kantoren blijkbaar onderdruk gecreëerd, waardoor er een luchtstroom naar de kantoren is. Bij hogere windsnelheden zal dit nog veel meer klachten geven. De dataloggers hebben gedurende een aantal dagen de temperatuur en vochtigheid in de ruimte bijgehouden. Ik wilde duidelijk zien wat het verloop was over het gehele kantoor.
Eerste conclusie van het onderzoek
In voortraject zijn door installateur en fabrikant fouten gemaakt. De installateur had zich meer realiseren wat de kwaliteit van het pand is en bovendien had er een koellast- en transmissieberekening gedaan moeten worden. Men was er dan ook zeker achter gekomen dat met een VRF-warmtepomp systeem geen comfort haalbaar is en had men zeker de basisverwarming laten zitten. De fabrikant had met de gegevens die had gekregen onvoldoende kennis om een ontwerp te maken. Dat men op basis van kentallen een en ander heeft ontworpen had ook duidelijk kenbaar gemaakt moeten worden. Blijft uiteraard wel dat de installateur eindverantwoordelijk is voor het ontwerp en hetgeen men installeert en deze had het ontwerp moeten toetsen aan een berekening.
Of een ander type binnenunit, zoals een satellietunit of vloermodel een beter comfort zou geven denk ik niet. Het pand is zo lek en invloed van de buitentemperatuur en zon (zomers) is zo groot dat met elk gekozen binnendeel er niet het gewenste comfort was behaald. Dit zal met een ander type niet echt anders geweest zijn. Comfort zal alleen verhogen door aanbrengen van straling en verbeteren van de isolatie en luchtlekken in de gebouwschil van het pand. Verder heb ik gemerkt dat de gebruikers veelal niet weten hoe om te gaan met de installatie. Hierdoor reageert het traag en veelal staat systeem in verwarmen als er koelbehoefte is. Of erger staat de installatie uit en wordt pas aangezet als de gebruiker aanwezig is. Voordat de gebruiker een juiste temperatuur heeft zal er zeker in de winter al een aantal uren verstreken zijn, als gevolg van de afkoeling van het pand. Goede instructie of centrale regeling is zeker aan te bevelen.
Vanuit bovenstaande ben ik van mening dat de installateur verzuimd heeft om zijn opdrachtgever goed te adviseren om een correcte installatie aan te brengen, die passend is bij het gebouw. Mijns inziens was het gebouw ongeschikt voor toepassing van laagtemperatuur warmtepompen in de huidige staat. Laag temperatuurverwarming vraagt een andere kwaliteit van de gevel. Technisch kan het VRF-systeem doen wat het moet doen. Uit onderzoek bleek ook dat het systeem goed reageerde. Op basis van overlegde kentallen is een ruime installatie ontworpen.
Weet wat je doet bij renovatie
Wat ik met dit voorbeeld heb willen laten zien is dat renoveren niet zonder slag of stoot kan. Weet wat je doet en beoordeel eerst het gebouw op isolatiewaarde, luchtlekkages en andere eigenschappen. Probeer het pand eens met een lage watertemperatuur te verwarmen, alvorens de installatie te vervangen. Kijk uit met luchtverwarming als er een grote glasgevel is en wees bewust van de temperatuur van de algemene ruimtes als trappenhuizen. Ten onrechte werd de warmtepomp de schuld gegeven van de klachten. Het pand zelf en het ontwerp van de installateur was in dit geval de grootste oorzaak van de klachten. Voor verduurzamen is expertise nodig, breder dan alleen de techniek. Meijer Verduurzaamt is expert op dit gebied, dus heeft u een uitdaging, neem dan contact op om dergelijke problemen te voorkomen.
