Het nieuwe gemeentehuis in Peel en Maas zal straks worden gekoeld en verwarmd met ijsverwarming, een systeem waarbij het gebouw en het tapwater worden verwarmd zonder gebruik van fossiele brandstoffen. De energie komt vrij tijdens de verandering van water in ijs, met een grote rol voor zon-luchtcollectoren op het dak.
Het onderzoek naar de bodemgesteldheid bracht aan het licht dat de bodem niet geschikt is voor een WKO, vertelt Harm Flintrop van SolarEis Benelux. Via een bewoner van Peel en Maas werd de gemeente geattendeerd op ijsverwarming. “De techniek is in het buitenland al veel beproefd”, zegt Flintrop. Voor zijn afstudeerproject heeft hij een haalbaarheidsonderzoek gedaan naar energie-opslag in ijs. Hiermee heeft Flintrop een duurzaam installatieconcept opgezet, met SolarEis Benelux als Nederlandse voorloper op dit gebied. “Technisch gezien is de ijsbuffer niet heel erg ingewikkeld.”
Werking
Het systeem bestaat uit een zon-luchtwarmtecollector, een betonnen buffertank, twee warmtewisselaars, een warmtepomp en een warmte-afgiftesysteem op lage temperatuur. De kern van dit klimaatsysteem is een ondergronds ijsreservoir. Dit reservoir is de opslagplaats voor primaire energiebronnen en is gevuld met water als opslagmedium. Het energiegehalte van water is beperkt en bedraagt ongeveer 1,163 Wh/(kgK). Als een liter water met 1 K (Kelvin) wordt afgekoeld, dan komt 1,163 Wh energie vrij. De warmte-energie wordt stap voor stap via de warmtepomp aan het reservoir onttrokken en het water wordt afgekoeld tot 0 °C. Het bevriezingsproces dat ontstaat bij verdere warmteonttrekking, is gewild aangezien de fasewisseling van water in ijs nog meer energie oplevert. De temperatuur blijft constant op 0 °C, maar er komt 93 Wh/(kgK) kristallisatie-energie vrij die door de warmtepomp kan worden gebruikt om het gebouw te verwarmen. Dit komt overeen met de energie die vrijkomt als water van 80 °C afgekoeld wordt tot 0 °C.
Warmtewisselaar
Aan de buitenrand van het ijsreservoir is een regeneratiewarmtewisselaar aangebracht. Deze warmtewisselaar leidt de door de zonne-luchtabsorber ter beschikking gestelde energie naar het reservoir. De zonne-luchtabsorbers zijn buisabsorbers zonder glasafdekking uit kunststof en onttrekken zowel rechtstreeks binnenkomende zonne-energie als energie uit de lucht aan de omgeving. Via een warmtewisselaar wordt de warmte naar het ijsreservoir gestuurd en gebruikt om het ijs weer te laten smelten, zodat er steeds voldoende warmte-energie aanwezig is. In de zomer werkt dit proces omgekeerd. Dan wordt de warmte van binnen gebruikt om het water te koelen en de koudeenergie wordt dan door het gebouw gestuurd om dit te koelen
Grondwarmte
Naast de warmte uit de zonne-luchtabsorber, maakt het ijsreservoir ook gebruik van grondwarmte. Zodra de temperatuur van het opslagwater onder de temperatuur van de omgevende grond daalt, neemt het reservoir aardwarmte op. Als het reservoir bevroren is, komt er nog altijd warmte uit de grond die wordt gebruikt als warmtebron. Het energierendement is afhankelijk van de bodemgesteldheid.
Lange levensduur
Het systeem, dat in principe wel 80 jaar mee kan, is gesloten. Dat maakt het geschikt voor plekken waar het waterbeheer kritisch is. Als andere voordelen van ijsverwarming noemt Flintrop dat het systeem zeer stabiel is en geschikt voor alle bodemsoorten. “Er is ook geen bijzondere vergunning voor nodig, anders dan een bouwvergunning. De put kan in een tuin of onder een parkeerplaats of zelfs onder je gebouw, mits er maar een putdeksel is voor inspectie. Er zijn ook geen jaarlijkse rapportages voor de provincie nodig. Nadeel is dat de investering 10% tot 20% hoger is dan die bij een WKO (bron: ABT) en dat je ook over voldoende ruimte moet beschikken om de ijsbuffer te bouwen.” Ondanks dat denkt Harm Flintrop dat ijsverwarming in de toekomst een alternatief voor WKO kan worden. “Wij werken inmiddels dagelijks met vijf medewerkers aan het ontwerpen en tekenen van technische installaties. Ons doel is om binnen nu en drie jaar 20 systemen van meer dan 200 kW in werking te hebben.”
Tekst: Loet van Bergen, foto’s: SolarEis
Het volledige artikel over het ijsverwarmingssysteem is te lezen in Installatie en Sanitair 5-2015. Klik hier voor een voordelig (proef)abonnement).
