Dakdeel

Laatste update: 28 juli 2017

Ervaringen met de Elga warmtepomp in het Polderhuis

*

 

Sinds half april 2015 wordt het Polderhuis warm gehouden door een lucht-water warmtepomp, de Elga van Techneco in Delft. Een warmtepomp verplaatst warmte, in dit geval van de buitenlucht naar het water dat door het wandtemperatie-systeem van het Polderhuis loopt. Als het verschil tussen de temperatuur buiten en de gewenste temperatuur niet te groot is, zijn lucht-water-warmtepompen heel efficiënt: zo kan de Elga met 1 kWh electriciteit 4,6 kWh aan warmte verplaatsen, bij 7˚C buitentemperatuur en een aanvoertemperatuur van de cv van 35˚C.

Omdat het wandtemperatiesysteem van het Polderhuis maar 21-27˚C aanvoertemperatuur nodig heeft zou de efficiëntie nog groter moeten zijn. In de praktijk haalde de Elga in 2016/2017 een jaargemiddelde efficiëntie (SCOP) van 4,45.

Lucht-water warmtepompen zijn op dit moment nog het meest betaalbaar van alle wp's, en de techniek zelf is ook al heel oud (airco's en koelkasten werken net zo). De warmtepomp-technologie voor huisverwarming is echter nog lang niet plug-and-play, zoals de gasgestookte cv-ketels, en ook installateurs weten er vaak nog weinig van. Allerlei duurzame nerds delen hun ervaringen onderling, en zijn aan het 'tweaken'. Lees met name dit zeer uitgebreide forum op Tweakers, en de daaraan voorafgaande delen 1 en 2 daarvan, met een aantal zeer actieve Elga-gebruikers, waaronder Martin Kleinman.

Hieronder deel ik mijn ervaringen met de Elga in het Polderhuis. Na twee jaar ervaring, en met uiteindelijk een nieuwe printplaat in de Elga ben ik voluit enthousiast. Zo enthousiast, dat het Polderhuis inmiddels niet alleen energiezuinig, maar ook gasloos is.

buitenunit Toshiba

De buitenunit van de Elga is een Toshiba met een vermogen van 5kW. Hij staat in een steeg naast het Polderhuis op een meter afstand van de binnenunit in de aanbouw. Op vol vermogen en bij defrosts hoor je het apparaat nadrukkelijk op een paar meter afstand. Dat gebeurt echter zelden, omdat de Elga zoveel mogelijk terugmoduleert naar een laag toerental. Bij normaal rustig bedrijf is hij nauwelijks hoorbaar.


Vooraf 1: het afgiftesysteem

 

De Elga is in het Polderhuis aangesloten op een vrij uniek verwarmingssysteem, dat Wandtemperatie wordt genoemd. Daardoor zijn zeer lage aanvoertemperaturen van 21-27˚C mogelijk én een relatief lage kamertemperatuur (in mijn geval 18,5-19˚C)

Wandtemperatie maakt gebruik van het feit dat ons gevoel voor behaaglijkheid niet alleen door de ruimte-temperatuur wordt bepaald, maar ook door de oppervlaktetemperatuur van de vlakken om ons heen. Zie de figuur rechts hiervan.

Uit de figuur valt af te lezen dat behaaglijkheid niet alleen bij een hoge kamertemperatuur van 20-22˚C te bereiken valt, maar ook bij 18,5˚C als de oppervlakken van de mensen omringende wanden ook warm zijn.

Precies dat gebeurt in het Polderhuis: de binnenkanten van alle buitengevels zijn van leem en worden op circa 20˚C gehouden door vloerverwarmingsbuizen in dat leem.

Die wanden stralen warmte en warmen dus vooral de mensen, en niet de lucht op. Dat is sowieso een heel prettige warmte, omdat er geen luchtcirculatie van opgewarmde lucht gaande wordt gehouden.

Dit systeem van wandtemperatie matcht heel goed met een warmtepomp: beide zijn relatief trage systemen, en vanwege de lage aanvoertemperaturen is de theoretische efficiëntie van de warmtepomp nog hoger dan de standaardwaarden waarmee wordt gerekend.

behaaglijkheid

 

Schema waarin het verband tussen behaaglijkheid, oppervlaktetemperatuur en ruimtetemperatuur wordt geschetst.
Bron
: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie


Vooraf 2: isolatie, en het gebrek daaraan

Het Polderhuis is een gemeentemonument uit 1865, met halfsteens muren. Het pandje meet 94,3 m2 oppervlak, verdeeld over drie bouwlagen uit 1865 en een aanbouw uit 2013, en heeft circa 290 m3 volume. In 2005 is het pand gefundeerd. Er is geen kruipruimte. De muren zijn halfsteens gemetseld met kalkcement. Dus ook geen spouw.

Het wandtemperatiesysteem bevindt zich op de begane grond en de eerste etage. De aanbouw is niet verwarmd, maar is geen verblijfsruimte en grenst ook aan de buren. De zolder is ook niet verwarmd, op hele koude dagen springt een elektrisch kacheltje bij als ik daar ben.

 

Gedurende de renovatie is veel werk gemaakt van het kierdicht krijgen en goed isoleren, maar daarbij is een heel welbewuste uitzondering gemaakt voor de gevel (zie tabel hiernaast). De gevel (waartegen ook het wandtemperatiesysteem is geplaatst) is geheel dampopen: het vocht uit het huis wordt via leem, riet en buitenmuur naar buiten getransporteerd. Om ervoor te zorgen dat dat vocht niet gaat condenseren in de constructie zorgt het wandtemperatiesysteem er ook voor dat de binnenkant van de buitengevel boven het condenspunt blijft. Vandaar de bescheiden 2 cm riet als na-isolatie.

Je zou dus verwachten dat het Polderhuis nog steeds een hoog warmteverlies heeft. In de praktijk vanaf 2005 blijkt dat niet het geval.

Bottomline: in het algemeen lijkt het mij een heel goed advies om eerst je huis goed te isoleren voordat je aan een warmtepomp begint. In het geval van wandtemperatie blijkt daar voor wat betreft de gevel echter nog wel wat op af te dingen.

 

Materiaal

Isolatiewaarde

Dak

Isofloc 16cm

R=4

Ramen

HR++ voorzetkozijnen

U=1,3

Gevel

Riet 2 cm

R=0,31

Vloer

Thermoparels 12 cm

R=4,6

Een paar belangrijke isolatiewaarden in het Polderhuis. Vloer en dak zijn stevig geïsoleerd, en ook de ramen voldoen –zeker samen met de originele schuiframen– aan moderne standaarden. De gevel daarentegen is lachwekkend weinig geïsoleerd.


Vooraf 3: Energiegebruik Polderhuis voor de komst van de Elga

Sinds het Polderhuis zijn eigen meters kreeg (2003) houd ik de standen bij. In de figuur rechts staat het gasgebruik over de jaren heen, bijgehouden met de iPhone app Meter Readings van Graham Haley.

In 2005 kwam de wandtemperatie in bedrijf, maar het duurde tot 2013 voordat ook de noordwand van het Polderhuis echt goed kierdicht en geïsoleerd was. Het maximale gebruik was 1022 m3 gas in 2009.

Dat zie je terug in de cijfers. In de laatste twee stookseizoenen (2013-2015) voor de komst van de warmtepomp gebruikte het Polderhuis circa 500 m3 gas per jaar voor verwarming.

Dat gebruik was wél inclusief nachtverlaging en actief lager zetten van de thermostaat bij afwezigheid. Dat is relevant, omdat je dat soort truuks niet meer met een warmtepomp uithaalt: die kan niet echt pieken, en is op zijn best bij het op temperatuur houden van de schil.

gasgebruik Polderhuis 2003-2015

Weekgebruik van gas in het Polderhuis sinds 2003 tot dec 2015. Gasgebruik t.b.v. sanitair warm water was naar schatting < 50 m3 per jaar. Klik om te vergroten.


Installatie van de Elga

De firma Ecolibrium-Jazon uit Barneveld heeft de Elga geïnstalleerd op 17 april 2015, dus voorafgaand aan de dikke ISDE-subsidie op deze techniek. Installatie was in een kleine dag gebeurd, en kostte me 4200 euro incl. BTW. Nog veel geld, maar het scherpste aanbod dat ik kon vinden, en met bedrijven (zowel Ecolibrium als Techneco) die service hoog in het vaandel hebben. Dat is niet onbelangrijk in deze nog wat onvolwassen markt.

De Elga is ontworpen als warmtepomp in hybride opstelling, om samen te werken met een klassieke gasketel. Als je niks laat veranderen aan de instellingen, houdt de Elga ermee op bij 4˚C of lager, en neemt de cv-ketel het over. In die set-up doet de Elga zo'n 60% van de tijd het werk.

Net als de duurzame nerds op Tweakers heb ik die begrenzing er direct uit laten halen. Techneco moest dat vroeger zelf doen, en ze kwamen er speciaal voor langs, maar het kan nu met dipswitch B8. Door mijn lage aanvoertemperaturen kan ik ook heel efficiënt gebruik maken van de warmtepomp als het kouder is dan die 4˚C. In de praktijk blijkt de Elga het te redden tot circa -2 ˚C, dus heb ik in 2017 besloten de cv-ketel de deur uit te doen.

 

Op zich is die grens van 4˚C wel begrijpelijk: de meeste huizen hebben verwarmingsystemen die veel hogere aanvoertemperaturen vereisen. Stoken met de Elga beneden deze grens kost dan klauwen met electriciteit omdat de efficiëntie daalt, en indien dat ook nog kolenstroom is kachel je CO2-technisch ook achteruit.

Een extra reden voor die grens zijn de 'defrosts': op de buitenunit kan ijsvorming plaatsvinden als de buitentemperatuur lager is dan 4˚C. Om dat te voorkomen gaat de warmtepomp periodiek omgekeerd werken, en onttrekt dan warmte aan het huis om het ijs te laten smelten. Dat kost energie én warmte en levert tijdelijk herrie op.

Binnenunit Elga en Nefit Trendline CW4

De binnenunit van de Elga (rechts) in de originele opstelling naast de cv-ketel, een Nefit Trendline uit 2015. Vanwege de hybride opstelling (Elga is ontworpen om samen te werken met de cv) hangt er nogal wat leidingwerk onder de apparaten. Rechtsonder het zonneboilervat (niet nodig voor de warmtepomp). Nota bene: inmiddels is deze cv-ketel de deur uit. De Elga doet al het werk, als backup staat er een klein pelletkacheltje in de woonkamer.


Karakter en huidige instellingen

De Elga is een behoorlijke 'black box'. De regeltechniek is niet openbaar beschreven en in vergelijking met andere warmtepompen is er als gebruiker maar heel weinig 'in te regelen'. Dat leidde op Tweakers tot enigszins hilarische zoektochten naar het 'gedrag' van dit 'beestje', juist omdat daar allemaal mannen (vooral mannen!) zitten die juist heel veel knoppen willen :).

Belangrijk om daarbij te realiseren is natuurlijk dat de Elga nooit ontworpen was voor nerds die hem 100% wilden inzetten, maar voor renovatie in een hybride opstelling met een cv-ketel.

Tot eind februari 2016 deed de Elga het bij gelijkblijvend setpoint heel goed op een laag modulerend niveau. Pas bij verandering van setpoint ging hij voluit.

Met een software-update (eind feb 2016) was dat gedrag weg, en gedroeg de Elga zich meer als een aan/uit warmtepomp. Voluit of niks. Pas na anderhalf jaar klooien en 4 maanden monitoren door Techneco bleek een printplaat in de Elga defect. Na vervanging (feb 2017) moduleert de Elga weer op prachtig lage niveaus.

Met dipswitch B4 heb ik overogens het vermogen beperkt tot circa 60%, en dat scheelt aanzienlijk in de efficientie.

 

Specifieke instellingen in het Polderhuis:

B4: AAN. Elga beperkt het vermogen van de buitenunit ('Fan Low'), waardoor hij nooit meer dan 600W gebruikt. Dit werken in deellast komt de efficiëntie ten goede. Met de nieuwe printplaat van Techneco maakt het echter in de praktijk niet veel meer uit.

B8: AAN. De vorstbegrenzing staat uit waardoor de Elga ook bij buitentemperaturen onder de 4˚C mag werken.

 

In plaats van de meegeleverde Honeywell Chronotherm Touch Modulation heb ik een tijdje geëxperimenteerd met een tweedehands Celcia 20 thermostaat, die in stappen van 0,2 graad kan regelen, i.p.v. de 0,5 graad van de Honeywell. Omdat het voor de prestaties uiteindelijk niks uitmaakte ben ik daar ook weer vanaf gestapt. Inmiddels hangt er een Remeha iSense thermostaat, die ik prettiger vind in het gebruik.

 

A1 OFF
A2 OFF
A3 ON
A4 ON
A5 ON
A6 OFF
A7 OFF
A8 OFF
B1 ON
B2 OFF
B3 OFF
B4 ON
B5 OFF
B6 OFF
B7 OFF
B8 ON
Pomp Stand 6 statisch

Instellingen van de Elga in het Polderhuis die wél door de gebruiker zijn aan te passen: dipswitches A en B en pompsnelheid (28 juli 2017).


Meten is weten

Ik houd het gedrag van de Elga en het huis bij. Het eerste jaar nog met een aantal (USB-)dataloggers en een energielogger die per minuut het opgenomen vermogen van de warmtepomp registreerden. Met de iPhone app Meter Readings van Graham Haley registreerde ik de hoofdmeters electriciteit, gas, en water, en 'real time' van de warmtepomp.

Vanaf oktober 2016 meet ik meer real-time, met de Iungo en de Netatmo. De Iungo registreert het energiegebruik van het huis én van de warmtepomp, de Netatmo registreert temperatuur, RV en CO2 in huis, en de buitentemperatuur. Een Kamstrup Multical 302 warmtemeter meet sinds november 2016 de daadwerkelijk geleverde warmte door de warmtepomp.


Prestaties Elga 2015/2016

In de tabel hieronder staan de prestaties voor het stookseizoen 2015/2016 tot 1 mei 2016. Vooraf verwachtte ik 1250 kWh te gaan gebruiken. Het werd ietsje minder: 1219 kWh.

Energie WP T-binnen gem T-buiten gem
kWh ˚C ˚C
September 11,06 18,61 14,95
Oktober 90,98 18,14 12,09
November 127,63 18,07 10,94
December 138,90 18,09 10,26
Januari * 251,28 17,92 5,85
Februari 243,92 18,2 6,00
Maart ** 263,23 18,63 6,87
April 92.21 18,91 10,53
Totaal 1219,20    

 

* In januari werd er daarnaast 10,6 m3 gas verstookt voor verwarming. Voor het vermogen was het niet nodig, maar kwam met name door experimenten. In februari gebruikte ik 3,8 m3 gas om op twee dagen de kamertemperatuur snel een graad hoger te krijgen.

** Maart was heel inefficiënt vanwege de nieuwe software c.q. een defecte printplaat.

Op basis van mijn historische gasgebruik van de jaren ervoor kom ik op een SCOP van ongeveer 4.4. In de praktijk zou de Elga beter moeten presteren, omdat ik vergelijk met een situatie waarin ik nachtverlaging toepaste en de cv-ketel gebruikte om het huis weer op te warmen. Dat doe ik nu niet meer.

Energiegebruik Elga april-dec 2015

Energiegebruik van de Elga in het Polderhuis per dag sinds 17 april 2015 tot en met 4 maart 2016. Klik voor een grotere versie.

Gasgebruik Polderhuis 2014-2015

Gasgebruik in het Polderhuis per maand sinds februari 2014 tot en met 2 januari 2016. Groene staven: dit jaar; Witte staven: vorige jaar. De Elga werd op 17 april 2015 geïnstalleerd. Klik voor een grotere versie.

 


Prestaties Elga 2016/2017

In de tabel hieronder staan de prestaties voor het tweede stookseizoen 2016/2017 tot 15 mei 2017. Het was een wat strengere winter (200 graaddagen meer over de periode okt-apr), waardoor het totale gebruik 119 kWh hoger was dan het jaar ervoor. Ik stookte daarnaast ook structureel een halve graad hoger dan het jaar ervoor.

Energie WP in Energie WP out MCOP Gas gebruikt T-binnen T-buiten
kWh kWh   m3    
September 0 0    
Oktober 91,2 0,9 19,3 12,1
November 230,3 (deelmeting) 4,57 0 18,9 7,4
December 236,3 782,4 4,54 1,1 18,7 6,6
Januari 330,9 1072 4,04 19,6 18,8 3,7
Februari 233,0 1337,5 4,41 11,1 18,7 5,9
Maart 118,8 1027,2 5,06 2,4 19,1 10,5
April 74,9 601,5 4,80 0 18,6 11,0
Mei 22,7 359,8 4,79 0 19,5 13,9
Totaal 1338 5180,4 4,45 34,9    

 

In de tabel hierboven betekent 'Energie WP in' de elektrische energie die is onttrokken aan het stroomnet. Met 'Energie WP out' wordt de thermische warmte aangeduid die de warmtepomp vervolgens geleverd heeft aan het wandtemperatiesysteem. De MCOP (Monthly Coefficient of Performance) is de verhouding tussen E-out en E-in. Hoger is (in het algemeen) beter.

Gasgebruik was vooral nodig omdat de regeling van de Elga nog niet goed functioneerde, en ik vervolgens de temperatuur snel moest opkrikken met de (toen nog aanwezige) cv-ketel. Dat probleem is verholpen. Op 17 januari was de grote stroomstoring in Noord-Holland de schuldige. Ik schat in dat minder dan de helft van het gebruik nodig was omdat de Elga het daadwerkelijk niet trok.

Op basis van daadwerkelijke metingen met de Kamstrup Multical kom ik op een SCOP van 4.45. Zelfs in de koudste maand (januari) bleef de MCOP boven de 4. Dat vind ik uitstekend.

Bedenk verder dat de Elga vrijwel altijd op 60% van zijn vermogen heeft gedraaid. Ik zou met gemak de kamertemperatuur ook standaard op 20˚C kunnen houden. Alleen op de echt winterse dagen kom ik met deze hybride warmtepomp vermogen tekort.

 


CV-ketel de deur uit (april 2017)

In april 2017 verkocht ik mijn vrijwel ongebruikte Nefit Trendline uit 2015 aan vrienden, van wie het huis nog niet geschikt was voor een warmtepomp, maar die nog een oude VR-ketel hadden hangen.


Conclusie

Na twee stookseizoenen met de Elga warmtepomp ben ik tot de conclusie gekomen dat deze wp voor het Polderhuis voor vrijwel 100% kan voldoen in de verwarmingsvraag. Het wandtemperatie-systeem is daarbij de sleutel tot succes.

Ik heb de cv-ketel dan ook in april 2017 laten verwijderen, en voor de piekvraag in de winter een kleine pelletkachel (Artel Petite) van 6kW in de woonkamer geplaatst. Nu de warmwater-vraag ook gasloos wordt verzorgd door een doorstroom-verwarmer (Clage CEX) op krachtstroom, en de gaskookplaat is vervangen door een inductiekookplaat, kon de gaskraan op 22 juli 2017 helemaal dicht. Het Polderhuis heeft niet alleen energielabel A+, maar is nu ook gasloos.

Met de kennis van nu had ik echter de volgende zaken anders aangepakt:

  • Ik had gelijk een volwaardige stand-alone l/w warmtepomp aangeschaft. Bijvoorbeeld de Techneco Loria. De Elga is eigenlijk nét niet toereikend. Vanwege de Amsterdamse urban heat kom ik echter maar drie dagen in het jaar echt tekort.

  • Ik had nooit een nieuwe cv-ketel aangeschaft, zoals nu in 2015, en die voor de helft van de prijs verpatst aan een vriend.

  • Ik had de aanvoerleidingen naar mijn wandtemperatie-systeem én de buizen in mijn wanden groter gedimensioneerd. De flow (520 l/m) is nu eigenlijk de helft van wat optimaal (700-1000 l/m) voor een wp zou zijn. Size does matter.

Daarnaast -en terzijde- constateer ik, dat als je sowieso al een beetje zuinig bent in het gebruik van warm water elke vorm van techniek (of dat nu zonneboilers zijn, of wp's die sanitair warm water maken) overdreven en zinloos is.


 

Meer informatie

Ik deel de meeste van mijn ervaringen op het forum op Tweakers (onder mijn eigen naam: Bram-Bos), en heb daar ook een hoop kennis opgedaan. Dank aan alle meedenkers op dat forum, zoals eric-pvt, mkleinman, tomexergie, develdonk, barryh, canonball, amarkest, hajeetje en vele anderen. Dank ook aan Techneco en Dennis van Diepen van Ecolibrium-Jazon voor blijvend meedenken, en niet aflatende inzet en service om de zaak optimaal aan het draaien te krijgen.