The HeatCycle
VERWARMEN MET HUISHOUDELIJK RIOOLWATER
Warmteverlies via het riool is verantwoordelijk voor 30% van het energieverlies van een gemiddelde woning. Een fors probleem, dat isolatie en bestaande warmtepompen niet kunnen oplossen. DeWarmte heeft hiervoor een nieuw systeem ontwikkeld, dat toepasbaar is in bijna ieder huishouden.
Deze oplossing noemen we de ‘HeatCycle’, omdat warmte gecirculeerd kan worden binnen een woning en dus niet meer verloren gaat. Dit idee is ontstaan bij de afronding van onze studies Werktuigbouwkunde en Duurzame Energie Technologie aan de TU-Delft. We wisten beiden dat we een bedrijf wilde starten en daarmee iets wilden bijdragen aan de energietransitie. Vele avonden brainstormen resulteerde in een lijst met bijna 100 ideeën, waaruit uiteindelijk de HeatCycle als beste overbleef vanwege de grote potentie.
Warmteterugwinning
Rioolwater heeft een gemiddelde temperatuur van 27°C als het vanuit een woning wegstroomt. De HeatCycle koelt dit water af tot 2-5°C, waardoor er warmte uit wordt teruggewonnen. Alleen warmte wordt gebruikt, het zwarte afvoerwater stroomt na afkoeling door naar het gemeentelijk riool. De gewonnen warmte dient als bron voor een interne warmtepomp, die de temperatuur verhoogt tot een gewenste waarde tussen de 55 en 65°C. Leidingwater heeft bij binnenkomst een temperatuur van minimaal 10°C, dus de laatste 5-8 graden afkoeling leveren ‘gratis’ energie. De gewonnen warmte wordt terug geleverd aan het tapwater en/of aan de verwarming. Hierdoor is het mogelijk om het gasgebruik met 40% te verlagen in een gemiddelde woning. Een dubbele buffer zorgt ervoor dat er altijd warm water beschikbaar is, ook als er geen afvoerwater door de buizen stroomt.
Componenten
De HeatCycle bestaat uit losse componenten en is daardoor makkelijk toegankelijk voor onderhoud en vervanging. Het systeem bestaat uit grofweg drie componenten, in te delen naar functie. Ten eerste het riooldeel waar de warmteterugwinning plaatsvindt. Ten tweede de opslag, zodat er zo veel mogelijk afvoerwater kan worden afgekoeld en er altijd warm tapwater (en/of verwarming) beschikbaar is. Ten derde de interne warmtepomp; deze verhoogt de temperatuur van het inkomende tapwater (of retourwater van de verwarming) tot de gewenste temperatuur. De complete installatie kan in de kruipruimte worden geplaatst, waardoor er geen nuttige woonruimte in beslag wordt genomen. Het buffervat kan echter ook bij de (HR-)ketel worden gezet, mocht daar ruimte voor zijn.
Eenvoudig te integreren
De HeatCycle is goed te combineren met andere vormen van warmteterugwinning en met een zonneboiler. Een zonneboiler levert de meeste warmte in de zomer, de HeatCycle kan gedurende de andere seizoenen waar nodig aanvullen. Als er al een boilervat aanwezig is in de woning, kunnen de componenten van de HeatCycle daaraan worden gekoppeld en is er geen tweede opslagsysteem nodig. Een vergelijkbare samenwerking is mogelijk met een ventielatielucht-warmtepomp. Deze vult gedeeltelijk de tapwater- of verwarmingsvraag in, de rest kan worden aangevuld door de HeatCycle. Bij een goed geïsoleerde woning verwachten wij dat het met een combinatie van deze duurzame alternatieven, goed mogelijk moet zijn om de volledige woning gasloos te verwarmen.
Installatie
Het volledige installatieproces bestaat min of meer uit twee delen: de installatie van het ‘riooldeel’ en de aanleg van de benodigde (water)leidingen. De installatie van het riooldeel is vrij eenvoudig en identiek voor iedere woning. Na de aanpassingen aan het rioolstelsel, dient een (retour-) leiding te worden gelegd naar de inlaatcombinatie van de ketel. Als de HeatCycle zowel tapwater als verwarming gaat leveren, volgen er nog een aantal extra stappen en zijn er verschillende configuraties mogelijk. Voor het leveren van warmte aan de verwarming kan onder andere worden gekozen voor een warmtepomp met twee warmtewisselaars. De regeling van de warmtepomp zal dan op momenten kiezen tussen het leveren van warmtapwater of verwarming. Daarnaast is het mogelijk om een extra verwarmingsspiraal te monteren in het buffervat.
Testfase
Momenteel is de HeatCycle nog in ontwikkeling en zijn wij druk bezig met testen in een lab-omgeving. Aansluitend gaan we binnenkort starten met een pilot in een jaren 70 woning op The Green Village in Delft. Deze pilot wordt gerealiseerd in samenwerking met Verkade Klimaat en Kemeling Kunststoffen, die vanuit hun expertise op het gebied van fabricage en installatietechniek een grote bijdrage leveren. Met de pilots willen wij bevestigen, dat het systeem een lange levensduur heeft en fors energie bespaart. Daarnaast doen we ervaring op met het benodigde onderhoud en de interactie tussen het systeem en de eindgebruikers. De HeatCycle is in principe onderhoudsarm, we adviseren wel een jaarlijkse check up. Bij een verdere doorontwikkeling zal die frequentie omlaaggaan. Tegelijkertijd willen we gaan onderzoeken welke interacties met de HeatCycle bewoners interessant of nuttig vinden en hoe we alle gegevens het beste kunnen presenteren. Er zijn mogelijkheden met een app, website of een fysieke user interface op de HeatCycle.
Terugverdientijd
De terugverdientijd van de HeatCycle, met inbegrip van de installatiekosten, ligt volgens schattingen tussen de 5 tot 7 jaar voor een gemiddeld Nederlands gezin. Dat zou zomaar korter kunnen worden, nu er nieuwe belastingmaatregelen op stapel staan voor de gas- en elektriciteitslevering. Naast de doorontwikkeling van de HeatCycle zijn we ook bezig met de realisatie van pre-sales om een beter beeld te krijgen van de belangstelling vanuit de markt voor ons product en direct na de testfase te kunnen leveren.
Toekomst
Na de eerste resultaten in The Green Village zullen we later dit jaar gaan testen bij vijf, reeds aangesloten, pilotklanten. Ook zijn er al een aantal intentieverklaringen getekend voor de daadwerkelijke aankoop van een HeatCycle en willen we aan het einde van dit jaar starten met de eerste commerciële installaties. We gaan kortom een spannende tijd tegemoet. In 2021 hopen we tientallen installaties te plaatsen in heel Nederland en zo bij te dragen aan een beter klimaat met behulp van circulaire warmte
Auteurs: Auke de Vries en Sander Wapperom, DeWarmte
