Juli/Augustus 2024
‘Ik hoop dat veel installateurs kennisnemen van Einrohrzirkulation’
Interview met Hein-Jan van Veldhoven, projectmanager Daf Trucks
Als projectmanager Health & Safety bij vrachtwagenfabrikant DAF Trucks heeft Hein-Jan van Veldhoven weinig tot niets met warmtepompen te maken. Toch ontdekte hij een probleem waarmee in potentie veel warmtepompsystemen te maken kunnen hebben. Het gaat om een inefficiëntie waardoor zijn systeem ongeveer drie keer zoveel elektriciteit gebruikte als nodig was. ‘De installateur erkende dat dit probleem bij meer warmtepompsystemen kan spelen.’
Hein-Jan van Veldhoven liet in Nuenen een nieuw huis bouwen, met daarin ook een warmtepompsysteem. Voor zijn vrouw was het ontwerp en de inrichting van hun huis erg belangrijk, maar Van Veldhoven ziet zijn woning veel meer als ‘een omhulsel voor een hele verzameling installaties’. Dat komt door zijn achtergrond. In 1991 studeerde hij af als werktuigbouwkundige. Helemaal aan het begin van zijn carrière werkte hij nog anderhalf jaar bij installatiebedrijf Kropman, maar daarna verliet hij de installatiesector. Hij trad in dienst bij DAF, waar hij nu al bijna dertig jaar werkt. Maar de installatietechniek kan nog altijd op zijn warme belangstelling rekenen, en daarom was hij bovenmatig geïnteresseerd in het functioneren van zijn nieuwe warmtepompsysteem.
Waar komt die interesse vandaan?
‘Ik ben ooit opgeleid als werktuigbouwkundige en ik heb eigenlijk altijd de ontwikkelingen in allerlei technische vakgebieden in de gaten gehouden. Niet dat ik zelf installaties kan aanleggen, maar ik ben theoretisch goed op de hoogte. De laatste jaren heb ik, ook door mijn functie bij DAF, veel kennis opgedaan van de elektrificatie van ons energiesysteem. Bij DAF werken we al intensief aan elektrische trucks en het is ook mijn taak om de veiligheid van onze mensen die aan deze auto’s werken te waarborgen. Zo weet ik aardig wat van elektrische energie, energiegebruik, monitoring en bemetering. Dat zijn ook precies de onderdelen die goed van pas kwamen toen ik mijn warmtepompsysteem kritisch ging bekijken.’
Wat dreef je om de warmtepompinstallatie te onderzoeken?
‘Zoals gezegd hebben we een huis laten bouwen, waar we ruim een jaar geleden zijn gaan wonen. Ik heb met de installateur meegekeken bij het installeren van het warmtepompsysteem. We hebben ook zonnepanelen op het dak en ik heb een vorm van woningautomatisering aangelegd. Ik koos voor Home Assistent, een systeem dat ik zelf kan programmeren. Ik vind het programmeren en werken met dergelijke ict-oplossingen erg interessant. Zo kwam ik ook op het idee om mijn warmtepompsysteem aan Home Assistent te koppelen om de werking van het systeem te monitoren.’
Wat viel je op toen je ging monitoren?
‘Sinds het warmtepompsysteem draait, zijn we erg tevreden. We houden het huis gemakkelijk warm en koel en hebben altijd ruim voldoende warm tapwater. Maar uit interesse wilde ik weten hoeveel elektriciteit ik precies gebruik, nu ik mijn huis via de warmtepomp verwarm. Ook toen we op vakantie gingen, stond de monitoring van de warmtepomp aan. Een week later, na thuiskomst, bekeek ik de gegevens nogmaals. Tot mijn verbazing zag ik dat ons systeem, terwijl het in rust was, nog altijd veel elektriciteit had verbruikt. Dat hoge verbruik was blijkbaar een gegeven, ook als we geen druppel warm tapwater gebruiken. Daar schrok ik van…’
‘Ik kwam uit op een verspilling van 5,5 kWh per dag, ruim 2.000 kWh per jaar’
Welke conclusie trok je daaruit?
‘In mijn berekeningen kwam ik uit op een gemiddelde opwarm/afkoelcyclus van iets minder dan 9,5 uur. Terwijl het warmteverlies dat op het typeplaatje van het warmwater voorraadvat staat, een cyclustijd van zo’n 35 á 40 uur zou rechtvaardigen. Nadat ik het verschil tegen elkaar afzette en uitrekende hoeveel energie het extra kostte, kwam ik uit op een verspilling van 5,5 kWh per dag. Dat is dus ruim 2.000 kWh per jaar. En dat is nog zonder het afnemen van warm tapwater.’
Heb je zelf geprobeerd een oplossing te vinden of heb je de installateur ingeschakeld?
‘Zoals ik al zei, ben ik een werktuigbouwkundige met puur theoretische kennis. Ik heb daarom de installateur erbij gehaald. Die wist niet direct wat de oorzaak zou kunnen zijn. Hij stelde voor om een terugslagklep in de aanvoer te plaatsen, om te zien of dat het probleem zou oplossen. Omdat de installateur het ook niet zeker wist, stelde ik voor om eerst op wat meer plekken te meten. Ik kocht vijf temperatuursensoren en koppelde deze met wat soldeer- en programmeerwerk aan een microcontroller en aan mijn Home Assistant. Die sensoren kwamen op vijf verschillende plekken op de buizen van het aan- en afvoersysteem naar de boiler. Zo konden we zien welke temperaturen door de buizen en door de spiraal in de boiler liepen.’
Welke ontdekking deed je nadat je de temperaturen kon monitoren?
‘Eerst moest ik zorgen dat de metingen zuiver waren. Uiteindelijk kon ik de sensoren op de goede plek plaatsen en isoleren, zodat ze niet van buitenaf werden beïnvloed. Toen ik er zeker van was dat alle sensoren goed functioneerden, kwam ik erachter dat in de aanvoer zowel warm water naar de boiler als ook koud water vanuit de boiler terug naar het cv-circuit stroomde. Dit gebeurde in één en dezelfde buis. Zowel de installateur als ikzelf stonden perplex. Hoe kon dit nu? Ik zocht of anderen dit fenomeen ook kenden of hadden beschreven, maar in Nederland kon ik hierover niets vinden. Op een bepaald moment heb ik een beschrijving van het fenomeen in andere talen gegoogled en stuitte ik op het Duitse begrip Einrohrzirkulation; ofwel vertaald in het Nederlands: ‘tegenstroomcirculatie’. Uit de beschrijving maakte ik op dat dit in Duitsland al veel breder bekend was en dat hiervoor ook in de installatiesector wordt gewaarschuwd.’
Wat houdt dit probleem precies in?
‘De Duitsers kwamen het probleem in het verleden al tegen bij zonneboilersystemen, en nu dus ook bij warmtepompsystemen. Het fenomeen ontstaat doordat er bij warmtepompsystemen met veel grotere buisdiameters wordt gewerkt dan bij bijvoorbeeld een cv-systeem met een ketel. Bij een warmtepomp lopen veel grotere, lagetemperatuur volumestromen via de aanvoer en retour. Bovendien staat de circulatiepomp vaker stil. Daardoor ontstaan er natuurlijke stromingen in het leidingsysteem tussen de warmtepomp en de boiler. Zo kon er in mijn systeem in één en dezelfde aanvoerbuis onderin een koude waterstroom (heen) en bovenin een warme waterstroom (terug) lopen. Dit zorgde ervoor dat mijn voorraadvat warmte verloor terwijl dat helemaal niet nodig was.’
Wat vind je het meest interessante van het verschijnsel dat je nu hebt ontdekt?
‘Mijn installateur kende het probleem niet, maar toen hij – en daarin werkten we goed samen – de oorzaak leerde kennen, erkende hij dat ditzelfde probleem bij misschien nog wel vijftien of twintig van zijn klanten kon spelen. Het probleem is dat we als eindgebruikers niet weten dat ons warmtepompsysteem onnodig veel energie gebruikt, omdat we het verbruik niet zomaar kunnen meten. De meeste klanten van een installateur zijn tevreden, omdat – net als bij ons – de woning heerlijk warm blijft en er voldoende warmtapwater is. Misschien ga je je op termijn afvragen waarom de energierekening alsnog zo hoog is, terwijl je een duurzame en zuinige installatie denkt te hebben aangeschaft. Ik denk wel dat, in veel gevallen, installateurs het probleem eerder kunnen ontdekken, omdat zij veel warmtepompsystemen op afstand kunnen monitoren.’
‘Lijkt of installateurs naar eigen goeddunken buizen monteren tussen warmtepomp en boiler’
Hoe is het probleem opgelost?
‘De oplossing blijkt uiteindelijk redelijk eenvoudig. Enerzijds door de T-splitsing van de aanvoer dicht bij de warmtepomp te zetten en anderzijds door een warmtesifon te plaatsen in de vorm van een U-bocht. Daardoor botsen het warme en koude water loodrecht op elkaar en kan het water niet meer in dezelfde buis over elkaar heen stromen. Uiteindelijk heeft de installateur deze aanpassingen in een halve dag doorgevoerd. Het mooie is dat de installateur oprecht wilde helpen en ook wilde leren, zodat hij ook andere installaties kon optimaliseren. Hij gaf grif toe dat een terugslagklep hier niets had uitgehaald.’
Wat is er nodig om dit probleem in de toekomst te voorkomen?
‘Het frappante vind ik dat er, voor zover ik heb kunnen nagaan, geen voorschriften zijn voor het aanleggen van het leidingwerk tussen de warmtepomp en de boiler, anders dan een schematisch schetsje. Het lijkt wel of installateurs telkens, naar eigen goeddunken, buizen monteren tussen de warmtepomp en de boiler. Terwijl bij de fabricage van vrachtwagens in onze fabriek, als ik even die vergelijking maak, voor elke handeling in het proces exact is vastgelegd hoe de monteur te werk moet gaan. Elke stap is zorgvuldig uitgeëngineerd. Ik begrijp echt wel dat elk bouwwerk anders is, maar dat betekent wel dat – bij de aanleg van een warmtepompsysteem – het nu aan het kennisniveau van de monteur ligt of hij weet hoe het leidingwerk moet lopen en wat de gevolgen zijn als hij het verkeerd doet. Gedetailleerdere informatie en installatievoorschriften vanuit de leverancier, waarbij men ook aandacht besteedt aan het hydraulisch ontwerp en Einrohrzirkulation, zijn van belang om het kennisniveau en de vaardigheden van de monteurs op peil te houden.’
Wat is volgens jou de winst, nu bekend is dat dit probleem optreedt en hoe installateurs het kunnen voorkomen?
‘Voor mij persoonlijk is de winst een energiebesparing van circa 15 euro per maand. Maar veel leuker vind ik dat, naar aanleiding van mijn onderzoek, de vakbladen van Techniek Nederland het onderwerp onder de aandacht brengen. Via Techniek Nederland ben ik ook in contact gekomen met Isso, waar men mij heeft gezegd dat ze er in hun publicaties aandacht aan zullen schenken. En ik mag op de TVVL Sanitairdag mijn ervaringen delen met de specialisten die daar komen. Ik hoop dat op deze manier veel installateurs kennis kunnen nemen van deze problematiek, zodat het imago van warmtepompen in Nederland niet in gedrang komt vanwege onnodig hoog energiegebruik.’
Hier leest u meer over de technische aspecten van het verschijnsel Einrohrzirkulation en hoe dit te voorkomen.
Tekst: Rob van Mil
Fotografie: Peter de Koning