Spectaculaire daling gasverbruik IKC Anne Frank door innovatieve installatie

Montessori Kindcentrum Anne Frank in Doesburg wordt na een levensduurverlengende renovatie nog steeds verwarmd met standaard hoge temperatuur radiatoren. Maar met behulp van een vernieuwende installatie is het jaarlijkse gasverbruik met circa 70% gedaald. Het gebouw wordt grotendeels verwarmd door een CO2-warmtepomp met buffervaten. Alleen bij extreem koud weer springt de CV-ketel bij. Installatieadviseur Remco van der Kaay, bedenker van deze oplossing:  "Dit is een flinke stap richting gasloos. Helemaal aardgasvrij was hier niet haalbaar in verband met een te beperkt budget."

Innovatieve oplossing uit nood geboren

De renovatie van Montessorischool Anne Frank is onderdeel van drie renovaties van basisscholen naar IKC's in de gemeente Doesburg. De ambities van deze levensduur verlengende renovatieprojecten waren hoog: alle drie de IKC' s moesten energiezuinig worden. Dat de eerste twee renovatieprojecten duurder uitvielen dan geraamd ging ten koste van het budget voor de renovatie van de Anne Frankschool. Er was ongeveer 4 ton minder beschikbaar dan vooraf toegezegd. Daardoor konden de oorspronkelijke plannen niet doorgaan. Uitstel was ook geen optie, want een uitbreiding van het gebouw was nodig was voor het onderwijs. De enige oplossing was op zoek te gaan naar een goedkoper alternatief.

Duurzaamheid is de passie van installatieadviseur Remco van der Kaay (VDK advies). Hij was al betrokken bij de oorspronkelijke renovatieplannen. Door de aanleg van vloerverwarming in alle lokalen van de school te schrappen zou enorm veel geld bespaard kunnen worden. "Het is erg duur om de vloeren van een jaren zeventig school te vervangen. Als we dat achterwege konden laten en andere energie besparende maatregelen wel door zouden laten gaan leverde dat een grote besparing op. We moesten alleen nog op zoek naar een duurzame manier om de school te verwarmen."

Nieuw soort warmtepomp

Die oplossing werd gevonden in een CO2 warmtepomp. Dat is een type warmtepomp waarmee een temperatuursprong van 40 - 50 graden kan worden gemaakt, zonder dat dit ten koste gaat van het rendement. Deze warmtepompen werden vooral in industriële omgevingen toegepast. Een nadeel is, dat deze apparaten niet telkens in- en uitgeschakeld mogen worden. Om dat op te lossen wordt gebruik gemaakt van een grote buffervoorraad energie, in de vorm van PCM-vaten. Door de combinatie van een CO2 warmtepomp en een grote energiebuffer is het mogelijk om het schoolgebouw het grootste deel van het jaar te verwarmen.

Simpel uitgelegd werkt het systeem als volgt. De warmtepomp draait continu en vult de buffervaten met water van ruim 80 graden. Warm tapwater en warm water voor de radiatoren wordt uit deze vaten gehaald. Bij normale weersomstandigheden is de hoeveelheid warm water in het buffervat, die constant wordt aangevuld door de warmtepomp, voldoende om aan de warmte vraag te voldoen. Maar als het erg koud wordt raakt het vat uitgeput, In dat geval springt een CV-ketel bij, zodat het niet koud wordt in het gebouw.

Trias energetica

De beste manier om energie te besparen is het energieverlies zo klein mogelijk te maken en de benodigde energie duurzaam op te wekken. Bij de renovatie van IKC Anne Frank zijn maatregelen genomen om het energieverlies zoveel mogelijk te beperken. De nieuwe uitbreiding van de school, circa 25% van het schooloppervlak, is geïsoleerd volgens de geldende normen. De nieuwbouw wordt verwarmd met vloerverwarming. Het bestaande deel van het schoolgebouw is zo goed mogelijk geïsoleerd, met uitzondering van de gevels. Dat zal de komende jaren als onderdeel van het meerjaren onderhouds plan worden gedaan. LED-verlichting en een warmte-terugwin-systeem in de ventilatie-units helpen om het energieverbruik zo laag mogelijk te houden.

Voor de duurzame opwekking van energie zijn 146 zonnepanelen op het dak geplaatst. Die leveren met 35.000 kWh per jaar voldoende energie om de CO2 warmtepomp te laten draaien. Het gebouw wordt dus grotendeels verwarmd met de energie uit de zonnepanelen. "Die zonnepanelen waren wel echt een voorwaarde. Want als je de warmtepomp op grijze stroom zou laten draaien zorg je in feite nog steeds voor CO2-uitstoot en daar willen we juist vanaf. Wij schatten in dat de school met deze oplossing jaarlijks circa 16.500 kilo minder CO2 uit zal stoten."

Bewustwording

Het energieverbruik van een schoolgebouw wordt sterk beïnvloed door de manier waarop de gebruikers zich gedragen. Daarom wordt er veel aandacht besteed aan de bewustwording van de docenten en de leerkrachten. Bij de ingang van de school hangt een paneel. Daarop kan worden afgelezen hoeveel energie er is opgewekt en waarvoor deze is gebruikt. Remco van de Kaay houdt zich ook bezig met de volgende generatie. Hij heeft voor elke groep lespakketten gemaakt over duurzaamheid. Zelf geeft hij elk jaar een aantal gastlessen aan groep 8. Daarnaast blijft hij betrokken bij de installatie. Zijn bedrijf is door het schoolbestuur ingehuurd om het systeem te monitoren en storingen te verhelpen. "Dat vind ik leuk. Ik blijf betrokken bij de school als een kennisschakel tussen hen en de installateur."

Deze praktijkervaring is opgesteld vanuit het ondersteuningsprogramma ‘Scholen besparen Energie’. Dit 2-jarige programma ondersteunt schoolbesturen in 2019 en 2020 bij het nemen van eenvoudige en laagdrempelige maatregelen om energie te besparen.

In bovenstaande praktijkcasus is invulling gegeven aan een aantal van de 10 maatregelen waarmee scholen aan de slag kunnen. Voor een volledig overzicht van de tips wordt verwezen naar de website www.scholenbesparenenergie.nl.

Hulp nodig? Bel de Helpdesk 085-3032602.  Hulp nodig  op locatie? Vraag de energiebespaarder aan via www.scholenbesparenenergie.nl.

  • Type gebouw

    PO

  • Oorspronkelijk bouwjaar gebouw

    jaren zeventig

  • Aantal leerlingen dat van de verduurzaming profiteert

    275

  • Jaar van de verduurzaming

    2018

  • Type maatregelen

    Energie opwekken
    Isoleren
    Monitoren
    Verlichten
    Verwarmen

  • Actief betrokken

    Schoolbestuur
    Schoolleider
    Docenten
    Leerlingen

  • Positief betrokken marktpartijen

Uitleg systeem

Bij IKC Anne Frank zitten in het grootste deel van het gebouw nog conventionele radiatoren. Die werken alleen goed als er water in wordt gepompt van 50 - 70 graden. Dat kan worden gegenereerd met de traditionele CV-ketel, maar niet met een gewone warmtepomp. Die kan water tot circa 40 graden leveren.  Een CO2 warmtepomp maakt gebruik van een andere techniek, waardoor die een temperatuursprong van 40 - 50 graden maken. Daarmee kan in princepe dus wel een conventionele radiator worden aangestuurd.

Een eigenschap van een CO2 warmtepomp is dat die continu moet draaien. Als hij, zoals een CV-ketel, alleen wordt ingeschakeld als er warm water nodig is, gaat een CO2 warmtepomp kapot. Dat wordt bij IKC Anne Frank opgelost met een grote warm water buffer. In die buffer wordt door de warmtepomp voortdurend warm water toegevoegd. Het water in die buffer is 72 graden.

De vaten met de waterbuffer hebben een grootte van 500 liter. Die capaciteit is lang niet groot genoeg voor de school. Daarom wordt gebruik gemaakt van een speciale techniek: phase change material (PCM). Door die techniek wordt de capaciteit van de energieopslag met een factor 4 a 5 vergroot. Het komt er dus op neer dat er energieopslag is ter grootte van 2000 - 2500 liter water.

Werking van de installatie

De CO2 warmtepomp draait op de energie die door de zonnepanelen wordt opgewekt. Daardoor kan er op een duurzame manier voortdurend warm water in de buffervaten worden opgeslagen. Als de verwarming in de school water nodig heeft of als er in de school warm tapwater nodig is, wordt dat uit die buffer gehaald. Het grootste deel van het jaar is de capaciteit van de warmtepomp en de buffervaten voldoende om in de warmtebehoefte te voorzien. Als het echter erg koud is, is er extra warm water nodig. Om daarin te voorzien wordt in die gevallen de CV-ketel bijgeschakeld.

Door deze installatie wordt er flink bespaard op het gasverbruik. Er is immers alleen gas nodig als de CV-ketel wordt ingeschakeld. Dat gebeurt maar een paar keer per jaar, als het erg koud is.

PCM vaten

PCM vaten zorgen voor een effectieve opslag van energie. Traditionele manieren om energie op te slaan bestaan er uit door water op te warmen en die warmte te gebruiken op momenten waarop dat nodig is. Om veel energie op te slaan heb je erg grote vaten nodig. Door gebruik te maken van de extra energie die gepaard gaat bij een faseverandering van water is de opslagcapaciteit sterk te verlagen. Een faseverandering betekent dat water wordt omgezet naar ijs of naar waterdamp. Daarvoor is veel meer energie nodig dan dat het kost om water enkele graden te verwarmen.

Bolletjes

PCM vaten zitten vol met kleine bolletjes, waar materiaal in zit dat bij strategische temperaturen van fase verandert. Het materiaal in de bolletjes verandert van vloeibaar naar vast en vice versa. Het veranderen van vast naar vloeibaar kost veel energie. Diezelfde energie komt weer vrij bij de verandering van vloeibaar naar vast. Door gebruik te maken van deze eigenschap kan erg veel energie worden opgeslagen in relatief kleine vaten. Een vat van 500 liter met PCM bolletjes kan ongeveer evenveel energie opslaan als een vat van 2000 - 2500 liter water.

Monitoring is essentieel

Elk gebouw, dat is voorzien van twee of meer systemen voor de verwarming, moet intensief worden gemonitord. Want doordat één van de systemen een back-up is voor het andere systeem, zal een gebruiker er niets van merken als er een storing is. Het blijft immers altijd comfortabel warm in het gebouw. Maar als het 'duurzame' systeem een aantal maanden in storing staat zorgt dat voor een onaangenaam hoge gasrekening.

Wat wordt er gemonitord?

Bij het monitoren wordt vooral in de gaten gehouden of het duurzame systeem met de CO2 warmtepomp en de PCM vaten goed functioneren. Immers, zolang het gebouw met deze systemen wordt verwarmd is dat gratis. Zodra de CV-ketel de verwarming inschakelt om het gebouw te verwarmen kost dat meteen geld. Als de CV-ketel aanspringt zonder dat het erg koud is moet er actie worden genomen. Want dan zou de warmtepomp voldoende capaciteit moeten hebben.

Onafhankelijk monitoren

Het monitoren moet worden gedaan door een partij, die er alles aan gelegen is het gebouw duurzaam te verwarmen en die goed is ingevoerd in de technische achtergrond van het systeem. Bij IKC Anne Frank wordt dat gedaan door Remco van der Kaay. Hij kent het systeem door en door en kan het met een digitaal monitoringsysteem de werking regelmatig controleren. Als er een mankement is zal hij een seintje geven aan de installateur, die het probleem dan moet verhelpen.


Impressie praktijkervaring

Gerelateerde items