Kasteelruïne vol warmtepomptechniek

Een middeleeuwse ruïne werd het modernste kasteel van Nederland. Moderne warmtepomptechniek binnen dikke, eeuwenoude muren en een futuristische kap.

De herbouw van Kasteel de Keverberg in Kessel heeft in totaal 5 miljoen euro gekost, en duurde 13 maanden. Voordat de herbouw van start ging, is de ruïne eerst in 3D gescand zodat de bouwkundige en installatiemodellen in 3D BIM gezet konden worden. Noodzaak, volgens Theo Claessens, senior projectleider bij Fraku Installaties.  “Daarnaast waren veel bouwpartijen bij de herbouw betrokken. Met BIM hebben we alle relevante informatie gedurende het hele bouwproces opgeslagen, gebruikt en beheerd in het 3D-gebouwmodel. Op deze manier werkten alle partijen met dezelfde informatie, die continu beschikbaar en actueel was, en konden zien van elkaar wat er gebeurde.”

Duurzame installatie

Voor het ontwerp en installeren van de installatie heeft Fraku gebruik gemaakt van de expertise van Koelplan in Echt-Susteren met ondersteuning van Alklima. “Het was een omvangrijke en zeer uitdagende opdracht omdat anders dan bij bijvoorbeeld bestaande of nieuwbouw er geen gegevens zijn hoe de eeuwenoude, dikke muren en de gebruikte materialen zich gedragen bij verschillende klimaatomstandigheden”, licht Claessen toe.

Beste uit 3 werelden

In de installatie is dan ook het beste van 3 werelden bijeen gebracht. Geen traditionele installatie, maar een combinatie van een VRF koelsysteem met onderlinge warmte-uitwisseling, warmtepomptechniek met bodemwarmte, een glasdak met ingebouwde zonnecellen, vloerverwarming en vloerkoeling en CO2 gestuurde ventilatie met warmteterugwinning. De domoticatechniek zorgt voor een gezamenlijk KNX communicatieprotocol waardoor er een duurzame, uiterst flexibele installatie staat die door de gebruikers eenvoudig met een iPad bediend kan worden.

Gelijktijdig koelen en verwarmen

De kern van het klimaatsysteem staat in de kelder: vier omkeerbare warmtepompen uit de City Multi WR2-serie van Mitsubishi Electric voor koelen en verwarmen met een nominale verwarmingscapaciteit 31,5 kW en koelcapaciteit 28,0 kW per warmtepomp. Bij de WR2-serie wordt water gebruikt als thermische bron. Daarnaast wordt energiewinst behaald met de inverter geregelde scroll compressor, en rekening houdend met gelijktijdigheid kan tot 150% binnencapaciteit worden aangesloten. Bovendien kan het systeem onafhankelijk van elkaar een ruimte koelen, terwijl een tweede ruimte met hetzelfde systeem verwarmd wordt. Het WR2 systeem brengt de geabsorbeerde warmte, dit is de warmte die wordt onttrokken uit de ruimte waar er koeling gebeurt, naar de verdeelbox of BC Controller. In Kasteel De Keverberg staat er een BC Controller op de tweede en op de vierde verdieping. In de BC Controller wordt de warmte die uit de ene ruimte is gehaald, afgestaan aan een ruimte waar er verwarmingsvraag is. Met een WR2 systeem is er dus slechts één binnenunit per ruimte nodig om te voorzien in de vraag naar koeling, ontvochtiging, recirculatie en verwarming en is bovendien 100% individueel regelbaar. In de ruimtes waar er bijvoorbeeld bij een trouwpartij of vergadering veel volk terecht kan, wordt de vloerverwarming en –koeling, die gevoed wordt vanuit de warmtepomp, ondersteunt door een onzichtbaar ingebouwde binnenunit zodat er snel kan worden gereageerd met koeling of verwarming als de omstandigheden dit vragen.

Ventilatie

De luchtbehandelingskast (10.000 m3/u)met warmtewiel is voorzien van een 2 circuit DX koelen verwarmingsblok, aangesloten op de City Multi WR2, waarmee de verse lucht op temperatuur wordt gebracht en via roosters en textiele luchtkanalen in de ruimte worden gebracht. Voorts is er in de installatie een Mitsubishi Electric HEX-unit geplaatst. Met deze Heat Exchanger unit voor vloerverwarming en –koeling kan zowel warm (30 tot 45°C) als koud water (5 tot 20°C) gemaakt worden. Deze is standaard voorzien van een platenwisselaar waardoor de waterleidingen direct op de unit aangesloten kunnen worden. Omdat warmte-uitwisseling niet het jaar rond mogelijk is, wordt het tekort aan warmte of koude door de warmtepompen geproduceerd door bodemcollectoren. Hiervoor is er een geothermisch lussensysteem aangelegd met 15 boringen tot op 150 meter diepte met als transportmedium glucol en een verwarmingsvermogen van 100 kW en koelvermogen van 110 kW. Aanvullend is er nog een HR ketel van 70 kW geplaatst voor warmwater, pieken en bedrijfszekerheid.

Gebouwbeheersysteem

Smart Struxure gebouwbeheerssysteem van Schneider Electric een complete meet- en regeltechnische installatie voor de aansturing van zowel verwarming als koeling, de luchtbehandelinginstallatie en de verlichting te leveren. Op het dak staat een weerstation die de buitentemperatuur en de buitenluchtvochtigheid meet. Alle gemeten data – zowel binnen als buiten – wordt gelogd om te kunnen bepalen wat de juiste aansturing moet zijn. De gemeten data stuurt weliswaar direct de verschillende onderdelen aan, maar de gelogde data wordt gebruikt om over een langere periode te bepalen of het systeem goed ingeregeld is. Daarbij zal over een periode van meerdere jaren worden gemeten en zullen de verschillende jaargetijden meermaals worden doorlopen om optimaal inzicht te krijgen hoe de klimaatomstandigheden zich in de (voormalige)ruïne gedragen na ingebruikname van de locatie.

Op afstand regelen

De regeling van het City Multi WR2-serie van Mitsubishi Electric, die gekoppeld is aan het KNX communicatieprotocol, gebeurt met de EB-50. Door een ingebouwde webbrowser kunnen alle nodige gegevens via een IP adres op elke pc benaderd worden, en dit zowel lokaal als op afstand. Elke EB-50 heeft zijn eigen homepage en drie toegangsniveaus voor de gebruiker, de beheerder en de installateur. Alle belangrijke informatie zoals timers, ruimte- en insteltemperaturen, grenswaarden en trends gemonitord, worden opgeslagen en geëxporteerd. Claessens: “Uit monitoring van de eerste maanden blijkt dat het klimaatsysteem goed functioneert. Er hoeft  relatief weinig energie uit de bodem gehaald te worden. We hebben de beschikking over 150 kW uit de bodem, meer dan 20 kW wordt momenteel niet gevraagd.”

Tekst: Loet van Bergen

Hieronder een documentaire over de herbouw van Omroep P&M: