sluiten

Inloggen

Log hieronder in met uw gebruikersnaam en wachtwoord.

Deze ontvangt u van ons bij het afsluiten van een (proef)abonnement.

Nog geen inlog? meld u gratis aan


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een (proef)abonnement?.
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice:

sluiten

Welkom bij de Kennisbank Duurzame Energie

Om de uitgebreide informatie op de kennisbank te kunnen lezen heeft u een inlogcode nodig. Deze ontvangt u bij het afsluiten van een abonnement.

Waarom de Duurzame Energie-kennisbank

  • Kennis van experts altijd beschikbaar
  • Antwoorden, oplossingen en tools
  • Toevoegen van eigen notities mogelijk
  • Praktijkcases, veelvuldig aangevuld Bekijk de voorbeelden
  • Handige formules en interactieve berekeningen. Bekijk de voorbeelden
Neem nu een abonnement >

Abonnement € 275,- per jaar, ieder moment opzegbaar. Meer over een abonnement op Duurzame Energie

Inloggen voor abonnees


Vragen?
Kunt u niet inloggen of heeft u vragen over een abonnement?
Neem dan contact op met BIM Media Klantenservice: 088 58 40 888
Of stuur een e-mail naar: klantenservice@vakmedianet.nl

Actieve voelbare warmteopslagsystemen

Van voelbare warmteopslag is sprake van een verschil in temperatuur. Dit in tegenstelling tot niet-voelbare warmteopslag dat we bijvoorbeeld vinden bij warmteopslag in fase-transformatiematerialen (Phase Transformation Materials, PCM’s).

 

De term ‘actief’ wil zeggen dat er energie voor nodig is om de opgeslagen warmte terug te krijgen. Zo is bijvoorbeeld een pompaandrijving nodig om opgeslagen bodemenergie terug te winnen.

 

De hoeveelheid opgeslagen warmte hangt af van de specifieke warmte van het opslagmedium en het temperatuurverschil tussen hoogste en laagste temperatuur daarvan. Het meest gebruikte medium is water: water is goedkoop en heeft een hoge soortelijke warmtecoëfficiënt (cp = 4,18 kJ/kg ⋅ K) en bovendien is het zowel opslag als overdrachtsmedium.

Andere opslagmedia zijn oliën (cp = circa 1,5 kJ/kg ⋅ K), stenen (cp = ongeveer 0,75 kJ/kg ⋅ K), diverse metalen (cp = ongeveer 0,5 kJ/kg ⋅ K) en de bodem zelf met een cp van ongeveer 1 kJ/kg ⋅ K.

 

Actieve voelbare warmteopslagsystemen zijn er in diverse soorten en maten, van heel groot tot heel klein. Hier worden  de systemen het die meest voor de woningbouw worden gebruikt en de grootschalige systemen voor industrie en utiliteitsbouw besproken.

 

Bron: Duurzame Energietechniek; ir. J. Ouwehand, ir. T.J. Papa, dr. W. Gilijamse, drs. J. de Geus, drs. J. de Wit, 2014

Kleinschalige warmteopslagsystemen

Grootschalige actieve warmteopslagsystemen

Lucht als warmteopslagsysteem en warmtetransportmedium

(Middel)langetermijnopslag

Warmteopslag in de bodem

Warmteopslag in bodemlagen lijkt meer perspectief te bieden. In het bodemprofiel kunnen we van boven naar beneden onderscheid maken tussen de toplaag (de eerste 1 tot 2 m) van de bodem en de diepere bodemlagen daaronder. De toplaag kan direct gebruikt worden als bron van omgevingswarmte – en in de zomer als koudebron – omdat de toplaag na de zomer relatief warm is en na de winter koud.Soms worden hierbij horizontaal geplaatste warmtewisselaars toegepast; dit is efficiënt, zie onderstaande figuur – rechts maar er zijn vaak praktische problemen (veel beslag op grond).

De diepere bodemlagen kunnen eveneens goed gebruikt worden als aardwarmtebron of als opslagmedium voor warmte en koude. De temperatuur is hier vrijwel constant, in Nederland en België tussen 10,5 en 12 °C. In de praktijk gebruiken we – vanwege efficiency en kosten – verticale warmtewisselaars (figuur -links).

Bij warmteopslag moeten warmteverliezen tot een minimum worden beperkt.
Bij langetermijnopslag geldt dit nog sterker. Het zogeheten totale warmteverlies vanuit het opslagreservoir naar de rest van de bodem moet ondanks de lange opslagtijd klein zijn in vergelijking met de energie-inhoud van dit opslagreservoir. Warmte wordt in de bodem voornamelijk door stroming van grondwater afgevoerd; de warmtegeleiding van de bodem zelf is gering. In praktijk betekent dit dat warmte- en koudeopslag in de bodem het best kan als de lokale grondwaterstromingen traag zijn. Het maakt daarbij in principe weinig uit of het om open of gesloten systemen gaat.

Voorstelling van horizontale en verticale bodemwarmtewisselaars


Voorstelling van horizontale en verticale bodemwarmtewisselaars. Horizontale systemen gaan meestal niet dieper dan enkele meters, verticale gaan vaak veel dieper. Bron: Heliotechniek.


Verwarmen en koelen

In praktijk kan de warmtevraag van een woning, een stadswijk of een groot gebouw voor een groot gedeelte gedekt worden door bodemwarmte. Deze warmte brengen we met een warmtepomp op gebruikstemperatuur. Het rendement van zo’n systeem kan aanmerkelijk worden vergroot met een omkeerbaar systeem. Dan kan namelijk warmte gedurende het zomerhalfjaar in de bodem worden ingebracht en ’s winters weer worden onttrokken. Het effect daarvan is tweeledig: 

1. het rendement van opslag en benutting van de warmte neemt toe;
2. aan een vraag naar koelingbehoefte in de zomer kan worden voldaan. 

De belangrijkste mogelijkheden van de bodem als thermisch opslagsysteem staan in onderstaande figuur aangegeven.

 

Warmteopslag is bij diverse bodemtemperaturen mogelijk. Opslagtemperaturen rond de bodemtemperatuur kunnen het meest efficiënt gebruikt worden bij een relatief geringe warmtevraag. Het ontwerp moet zó gemaakt worden dat er voldoende toestroom van omgevingswarmte is om de onttrokken warmte weer aan te vullen. Met een warmtepomp kan de toegestroomde warmte op het juiste temperatuurniveau worden gebracht. Bij hogere bodemtemperaturen tot ongeveer 30 C moet warmte aan de opslag worden toegevoerd. 

Dit kan door de warmte van zonnecollectoren te benutten of restwarmte van industriële processen te benutten. Ook hier brengen we met een warmtepomp de warmte op gebruikstemperatuur. Bij nog hogere bodemtemperaturen (tot 50 C en hoger) moet een warmtebron van groter vermogen beschikbaar zijn, zonnecollectoren, industriële afvalwarmte, een combinatie daarvan of anderszins. Hier is pas een warmtepomp nodig als de temperatuur in de opslag onder de gebruikstemperatuur gedaald is. In praktijk moet zo’n warmtepomp echter wel in het systeem worden geïntegreerd.

Bron: Duurzame Energietechniek; ir. J. Ouwehand, ir. T.J. Papa, dr. W. Gilijamse, drs. J. de Geus, drs. J. de Wit, 2014

 

Open en gesloten systemen

Gerelateerd aan Actieve voelbare warmteopslagsystemen