Artikel

Warmtebuffer met collectoren

Zonnecollectoren en een warmtebuffer maken een opwekker zoals een warmtepomp of HR-ketel overbodig. Het net opgeleverde Kindpark in Boekel heeft een primeur met de techniek.

Voor ontwerp en de realisatie van de werktuigbouwkundige installatie tekende het bedrijf DKC Totaaltechniek uit Wijchen. Zij bedachten een oplossing waarbij door toepassing van zonnecollectoren in combinatie met de seizoensbuffer niet langer een warmtepomp of gasketel nodig is.

In het Kindpark Boekel zijn onder meer een kinderdagverblijf, peuterspeelzaal, GGD en bibliotheek gevestigd.

Hoe werkt de warmtebuffer?

Kindpark Boekel is de eerste school die een Hocosto warmtebuffer inzet bij het verduurzamen van het schoolgebouw. Dit maakt volgens Roland Dekkers, technisch directeur bij DKC lokale seizoensopslag mogelijk en betaalbaar. “De maatvoering van de buffer is in dit project volledig afgestemd aan de warmtevraag. We hebben daar een bassin gegraven wat is voorzien van isolatie en beschermfolies. In dit bassin is de constructie geplaatst. Doel van deze constructie is het verstevigen van het bassin en het belastbaar maken van het bovendek. Hierdoor is er geen betonnen constructie of wapening nodig.

De buffer van 320 m3 is gevuld met grondwater van 12º C als drager.” Onder in de buffer is een warmtewisselaar geplaatst voor het laden van de buffer. Deze wisselaar is rechtstreeks aangesloten op de 80 m2 vacuüm zonnecollectoren van Zwitserse makelij die een temperatuur tot 220 º C kunnen bereiken. Boven in de buffer is een tweede warmtewisselaar geplaatst welke rechtstreeks is aangesloten op de warmteafnemers zoals vloerverwarming, luchtbehandelingkast met naverwarmers. “Wanneer in het najaar nog niet veel warmte nodig is, wordt eerst de onderste laag aangesproken”, licht Dekkers toe. “Op deze manier wordt de warmte in de opslag niet vermengd. Warmtewisselaars en klepsturingen zorgen voor de juiste verdeling van de warmte naar de vloerverwarming en luchtbehandeling.”

Gedimensioneerd op seizoenen

Het systeem is volledig gedimensioneerd op de seizoenen. In het tussenseizoen neemt het gebouw warmte op uit de seizoensbuffer. Tevens neemt het gebouw warmte op rechtstreeks uit de zonnecollectoren waarbij de seizoensbuffer heel langzaam afkoelt van 90 º C naar 70 º C. In de zomersituatie is er geen afname voor verwarming van het gebouw. De zonnecollectoren laden de seizoensbuffer, die opwarmt van 30 º naar 90 º C. In de winter neemt het gebouw warmte af uit de seizoensbuffer. De zonnecollectoren leveren dan geen warmte aan het gebouw en de seizoensbuffer koelt af van 70 º C naar 30 º C. De seizoensbuffer in combinatie met de collectoren levert in principe voldoende capaciteit voor het hele seizoen. “Maar voor de zekerheid hebben we nog een aantal zaken ingebouwd zoals een buffervat van 1500 liter met een elektrische spiraal die bij calamiteiten in bedrijf komt. De praktijk zal het moeten uitwijzen of in het komende seizoen de warmteopslag en collector voldoende capaciteit heeft om het gebouw te verwarmen.”

Energiemonitoring

Doordat DKC al eerder een gelijksoortig school heeft geïnstalleerd, kon gebruik gemaakt worden van de eerder opgedane kennis en energiebehoefte van het gebouw. “Daar hebben we een energiemeter neergezet die inmiddels twee jaar draait en exact meet hoeveel kWh per jaar wordt verbruikt. Het kindpark Boekel is 20% groter en dus is er  meer energie nodig. Kijkend naar de seizoenen heb ik alleen in december en januari onvoldoende zonlicht mede door de korte dagen om het gebouw met vloerverwarming op temperatuur te houden. Het gebouw zal dan verwarmd moeten worden met de opgeslagen energie uit de seizoensbuffer. De naverwarmers welke per lokaal zijn geplaatst zullen eerder energie uit de seizoensbuffer halen omdat deze een hogere temperatuur nodig hebben dan de vloerverwarming.

Circulatiebron voor koeling

In de werktuigbouwkundige installatie is ook een circulatiebron geplaatst om het gebouw zomers te koelen. “Vandaar dat we geen koelmachine nodig hebben.” De circulatiebron bestaat uit een oppomp put met pomp en een injectieput om het water terug te brengen in de bodem. In de winter zal de bron de verse buitenlucht van de luchtbehandelingkast van 22.000 m3/uur voorverwarmen van -10 C naar +10C met bronwater van 12C º C. Terwijl in de zomer het grondwater van 12 º C wordt gebruikt voor het koelen van de verse buitenlucht van 28C naar 16C.  In het kader van het frisse scholen programma zijn alle lokalen voorzien van voldoende verse lucht welke door middel van luchtslangen in elk lokaal wordt ingeblazen. De slangen zijn aangesloten op een luchtkanaal met een CO2 meter en variabel volumeklep. Buiten schooltijd wordt het lokaal op temperatuur gehouden door de vloerverwarming en staat de luchtbehandelingkast uit. Zodra de kinderen binnenkomen, springt de luchtbehandelingkast aan en worden de variabele kleppen open gestuurd om te zorgen dat de CO2 rond de 700 ppm blijft en de temperatuur 18.8 º C is. Het schijnt volgens Dekkers de beste temperatuur te zijn om bij te studeren. In de winter kost dat minder  energie terwijl het in de zomer juist veel energie kost om een temperatuur van 19 º C te realiseren. Vandaar dat de temperatuur ’s zomers staat ingesteld op 21 º C. Door de interne warmtelast  van kinderen, apparatuur en verlichting en door externe warmtelast  zal de temperatuur in de lokalen langzaam stijgen doordat de wanden en vloeren warmte gaan accumuleren zal de temperatuur in de lokalen langzaam stijgen naar 23 º C, Op dit moment is het kindpark Boekel nog niet in gebruik. Vanaf september wordt het gebouw in gebruik genomen. Vanaf dat moment gaan we het gebouw ook monitoren via het GBS systeem om inzicht te krijgen in het functioneren van de installatie”, aldus Dekkers

Tapwater via boilers

Het warmtapwater wordt niet gehaald uit de installatie, want de kinderen gebruiken eigenlijk alleen maar koudwater om hun handen te wassen. “In het gebouw hebben we twee elektrische boilers geplaatst voor de schoonmaak en voor een douche die alleen gebruikt wordt om kinderen af te spoelen als ze onder de modder zitten.

Grijswatercircuit

Verder heeft het gebouw in het kader van hergebruik een grijswatercircuit voor het spoelen van de toiletten. Daarnaast heeft de architect bij de ramen een overstek gemaakt die ervoor zorgt dat in de zomer de zon niet rechtstreeks kan instralen in de lokalen. Tenslotte ligt er een sedumdak op waardoor eveneens de instraling van de zon op het dak beperkt blijft.

Tekst: Loet van Bergen