PVT-warmtepomp maakt verplaatsbaar paviljoen BLOK op duurzame manier warm

Een gebouw of pand dat op verschillende locaties kan worden opgebouwd, vraagt ook om een energiesysteem dat zich laat verplaatsen. Voor paviljoen BLOK op de Dutch Design Week leverde Triple Solar een PVT-warmtepomp zonder buitenunit, gecombineerd met een compacte thermische batterij. Volgens Joeri Bakker, adviseur bouwprojecten bij Triple Solar, ligt de kracht vooral in de combinatie van flexibiliteit, beperkte ruimtebeslag en herhaalbaarheid.

Een duurzaam energiesysteem ontwerpen voor een gebouw is inmiddels gesneden koek voor de meesten in de branche. Maar als dat moet voor een gebouw dat op locatie moet worden opgebouwd, komen er andere eisen bij kijken. Bij paviljoen BLOK, dat tijdens de Dutch Design Week als demonstratie- en kenniscentrum dient, is daarom gekozen voor een PVT-warmtepomp van Triple Solar. Het systeem haalt warmte uit PVT-panelen op het dak en heeft geen buitenunit nodig.

BLOK is modulair opgebouwd en bedoeld om op verschillende locaties te worden ingezet. Dat maakte de vrijheid in het gebouwontwerp en de mogelijkheid om de installatie mee te verplaatsen belangrijke uitgangspunten. Triple Solar presenteerde zijn oplossing binnen de Markt Challenge, waarin duurzame innovaties voor het paviljoen werden beoordeeld. Na de selectie werkte het bedrijf het systeem verder uit met onder meer installateur Van Dam Groep en andere betrokken bouwpartijen.

“Je wilt niet op iedere locatie opnieuw een ingewikkeld energiesysteem hoeven ontwerpen en telkens het wiel opnieuw uit moeten vinden”, vertelt Bakker. “De kracht van ons PVT-concept is dat het weinig beperkingen oplegt aan het gebouwontwerp en de verplaatsbaarheid.”

Warmte van het dak

Het systeem bestaat uit PVT-panelen, die zowel elektriciteit als warmte leveren, en een warmtepomp die binnen staat opgesteld. De bovenzijde van de panelen wekt elektriciteit op; aan de achterzijde zit een warmtewisselaar die warmte uitwisselt met de buitenlucht. Die warmte vormt de bron voor de warmtepomp.

“Daarmee verschilt het concept van een bodemwarmtepomp, waarvoor een bron in de grond nodig is”, legt Bakker uit. “Bij BLOK komen de verbindingen met de warmtebron vanaf het dak. Ook ontbreekt een traditionele buitenunit met ventilator. Dat kan voordelen bieden op locaties waar geluid, ruimte of de inrichting van de buitenruimte een rol speelt.”

De warmtewinning is bovendien niet afhankelijk van directe zoninstraling. Ook 's nachts en in de winter, wanneer er weinig zon is, kan het systeem warmte aan de buitenlucht onttrekken. In de zomer kan het concept eveneens bijdragen aan koeling, waarbij de warmtehuishouding van het gebouw wordt omgekeerd.

Volgens Bakker kan de bron bij lage temperaturen blijven functioneren. “Uit onze testen blijkt dat de ondergrens voor de uitgaande brontemperatuur rond de -20 graden ligt. De precieze prestaties zijn daarbij afhankelijk van de omstandigheden en de gekozen instellingen.”

“De warmtepomp is frequentiegestuurd en kan haar vermogen aanpassen aan de warmtevraag. Het maximale vermogen ligt rond de 5,8 kilowatt, met een terugregeling tot ongeveer 1,5 kilowatt.”

Extra capaciteit voor snel opwarmen

Hoeveel PVT-panelen er nodig zijn hangt af van de warmtebehoefte van het betreffende gebouw. Voor veel woningen volstaan volgens Bakker drie tot vier panelen, terwijl grotere woningen meer panelen nodig kunnen hebben.

“Bij BLOK zijn acht panelen geplaatst. Dat aantal is bewust ruimer gekozen dan voor de gebruikelijke warmtevraag noodzakelijk zou zijn”, geeft Bakker aan. “Het paviljoen heeft namelijk een ander gebruiksprofiel dan een woning die continu wordt bewoond. Wanneer het gebouw een periode leegstaat, moet het daarna mogelijk binnen enkele uren weer op temperatuur zijn.”

“De extra panelen moeten daarvoor voldoende capaciteit beschikbaar maken. Dat geeft aan dat de dimensionering niet alleen afhangt van het warmteverlies van een gebouw, maar ook van de manier waarop het wordt gebruikt.”

Over het rendement van de installatie in BLOK zijn nog geen representatieve praktijkgegevens beschikbaar. Het systeem draait daarvoor te kort. De SCOP is volgens Bakker, ook in de koudste maanden, altijd 4 of hoger geweest. “In sommige gevallen zou die in december, januari en februari rond de 4,5 liggen, dat hebben we in andere onderzoeken bij soortgelijke projecten gezien.”

Warmte opslaan op een klein oppervlak

Een tweede aandachtspunt bij BLOK is de beschikbare ruimte voor installaties. Daarom is de warmtepomp gecombineerd met een thermische batterij, die dient als alternatief voor de gebruikelijke boiler voor warm tapwater.

De batterij slaat warmte op met behulp van een materiaal dat bij een faseverandering warmte kan opnemen en weer afgeven. Daardoor kan in een relatief compacte behuizing veel warmte worden opgeslagen. “Het model in BLOK heeft een opslagcapaciteit die vergelijkbaar is met die van een traditionele boiler van circa 200 liter”, zegt de adviseur. “Er is ook een kleiner model beschikbaar, vergelijkbaar met ongeveer 150 liter.”

“Een traditionele boiler van 200 liter neemt behoorlijk wat ruimte in beslag”, zegt Bakker. “In een modulair gebouw waarin iedere vierkante meter telt, is het voordeel dat je veel opslagcapaciteit in een beperkte ruimte kwijt kunt.”

De batterij is afgestemd op de warmtepomp, die het systeem aanstuurt. De vergelijking met een boiler betreft de opslagfunctie; de exacte hoeveelheid opgeslagen warmte en de bruikbare hoeveelheid warm tapwater zijn nog nader te specificeren.

Herhaalbaar, maar niet zonder aandachtspunten

De modulaire opzet moet het mogelijk maken om het energiesysteem ook bij andere gebouwen toe te passen. De basis blijft gelijk, terwijl het aantal panelen, de capaciteit van de warmtepomp en de opslag worden afgestemd op de verwachte warmtevraag. Met online monitoring kan Triple Solar vervolgens de prestaties volgen en vergelijken met de verwachtingen.

Toch vraagt de verplaatsbaarheid ook om praktische keuzes. “Bij BLOK bevinden de warmtepomp en de PVT-panelen zich in verschillende modules”, aldus Bakker. “Wanneer het paviljoen verhuist, moeten de verbindingen tussen beide worden losgekoppeld en op de nieuwe locatie opnieuw worden aangesloten.”

Terugkijkend op het project benoemt Bakker dat het nu logischer was geweest om de warmtepomp in dezelfde module als de panelen te plaatsen. “Dan zouden de verbindingen bij een verplaatsing mogelijk intact kunnen blijven. De uiteindelijke indeling kwam echter tot stand binnen een bredere afweging van de verschillende onderdelen van het paviljoen.”

“Voor Triple Solar biedt BLOK vooral de mogelijkheid om het concept in de praktijk zichtbaar te maken”, zegt Bakker. “Bezoekers kunnen de installatie bekijken en zien hoeveel ruimte de apparatuur inneemt. Het paviljoen moet bovendien na de Dutch Design Week op andere locaties worden ingezet en uiteindelijk een plek krijgen binnen een bouwproject. Het plan is om het paviljoen vijf jaar van locatie naar locatie te brengen.”

“Het project is onderdeel van een bredere ontwerpvraag”, besluit Bakker. “Namelijk: hoe ontwikkel je duurzame gebouwconcepten die niet alleen energiezuinig zijn, maar ook eenvoudig opnieuw toepasbaar? Ik heb er alle vertrouwen in dat BLOK de branche een goed antwoord op die vraag kan geven.”