Warmtepompen: 16% COP-winst levert Refra en Siemens een brancheprijs op

Efficiëntie als antwoord op hoge energieprijzen
De gestegen energieprijzen stimuleren warmtepompfabrikanten om efficiëntere oplossingen te ontwikkelen. De vraag naar warmtepompen groeit snel in heel Europa. Deze technologie geldt als duurzaam alternatief voor traditionele ketels, met aanzienlijk potentieel voor kostenbesparing – mits zorgvuldig geselecteerd.

Refra, een Litouwse fabrikant van HVACR-apparatuur, vond een manier om de efficiëntie van zijn omkeerbare propaanwarmtepompen te verhogen door de gepatenteerde MVL702 magnetische expansieklep van Siemens te integreren. Deze klep regelt snel en nauwkeurig de hoeveelheid koudemiddel in de verdamper, waardoor de warmtepompen van Refra meer verwarmings- of koelvermogen leveren dan systemen met een stappenmotor. De MVL702 opent binnen 1 seconde volledig – volgens Siemens is dat tien keer sneller dan conventionele klepoplossingen met een stappenmotor, die gebruik maken van trage spindeltechnologie en daardoor minder nauwkeurig zijn.

Langetermijnbesparingen dankzij nauwkeurige regeling van oververhitting
Een cruciale factor in de werking van de MVL702 is het vermogen om de oververhittingswaarde met circa 30% te verlagen – bijvoorbeeld van 9K naar 6K – dankzij de snelle reactie op wisselende belastingen. In sommige toepassingen is het verschil ten opzichte van een stappenmotor nog groter. Een lagere oververhitting zorgt voor efficiënter verdampergebruik, kleinere temperatuurverschillen in de warmtewisselaar, en een lagere temperatuurverhoging binnen de koelcyclus.

Deze snelle respons is vooral nuttig in toepassingen met veel wisselingen in belasting, zoals gebouwen waar het binnenklimaat snel moet worden aangepast, bijvoorbeeld bij het betreden of verlaten van een conferentieruimte. De magnetische expansieklep stelt de warmtepomp in staat om efficiënt in te spelen op die veranderende vraag.

De thermodynamische voordelen zijn niet alleen theoretisch, maar leveren ook concrete financiële meerwaarde. Een warmtepomp met geoptimaliseerde oververhitting zou tot 14% minder energie kunnen verbruiken en tegelijk 21% meer verwarmingscapaciteit leveren. Dit benadrukt de praktische en economische voordelen van de Siemens-klep en de topprestaties van de Refra-warmtepompen.

Klanten van Refra profiteren van een duurzamer systeem dat energie-efficiëntie bevordert en kosten verlaagt zonder in te boeten aan prestaties. Het resultaat: meer comfort tegen lagere energiekosten.

Hoewel de exacte besparing afhangt van de toepassing, schat Siemens de potentiële besparing op basis van typische parameters.

“Bij een systeem van 300 kW kan de energiebesparing oplopen tot zo’n €300 per maand”, aldus Richard Bork, Productmanager Koelkleppen bij Siemens. “Deze berekening is gebaseerd op 3500 vollasturen per jaar, een stroomprijs van €0,20 per kWh en een verlaging van de oververhitting met 3K. Uiteraard kunnen de resultaten afwijken, afhankelijk van factoren zoals de regelkwaliteit van de bestaande klep, de gebruiksomstandigheden, het belastingprofiel en de behoefte aan ontdooien.”

Praktijktest onder werkelijke omstandigheden
Een claim onderbouwen vereist praktijkdata. Daarom voerde Refra in Litouwen een real-time test uit met de omkeerbare Refra IGNIS-warmtepomp, bestaande uit twee identieke circuits: één met de Siemens MVL702-klep en één met een bipolaire stappenklep van een andere fabrikant. De koelcapaciteit van beide circuits is -6/50°C bij 21,9 kW, de verwarmingscapaciteit bedraagt 31,1 kW.

De test vond plaats bij een ingestelde verwarmingstemperatuur van 50°C, met een aanvoertemperatuur van 30-32°C en een buitentemperatuur van -6°C. Beide circuits draaiden op 100% capaciteit, wat de prestaties van de kleppen onder zware omstandigheden inzichtelijk maakte.

De testdata werden verdeeld over 7-8 identieke tijdsperiodes, wat fluctuaties in proceswaarden compenseerde en representatieve gemiddelden opleverde. De analyse hield enkele aannames aan: een isentrope efficiëntie van 0,8; geen drukverliezen; geen sensortoleranties; en voor beide compressoren een vast volume van 35,5 m³/h.

Klepvergelijking toont duidelijke prestatievoordelen
De analyse toont de grote invloed van superheat-regeling op de efficiëntie van warmtepompen. Lagere superheat-waarden leiden tot een hogere verdampingstemperatuur, wat resulteert in hogere COP’s en minder ontdooicycli.

In verwarmingsmodus leidde de Siemens-klep tot een COP-verhoging van 8,3% ten opzichte van de stappenmotor. Over de volledige verwarmingscyclus, inclusief ontdooien, liep dat zelfs op tot 16,4%.

De gegevensregistratie en analyse voor het stappenklep-circuit zijn hieronder weergegeven:

Na de overgang van de ontdooicyclus begint de superheat-instelwaarde (2) bij 7 K, om vervolgens (door hoge fluctuatie) op te lopen tot 10 K. De best behaalde afwijking in de regeling van de superheat-waarde is +0,3/-0,6 K, terwijl de verdampingstemperatuur (1) verschuift van -16°C naar -20°C en daarmee de overgang naar de ontdooicyclus activeert. De gemiddelde fluctuatie van de aanzuiggastemperatuur bedraagt ±0,5 K (3). Opvallend is dat de totale verwarmingsperiode voor het stappenklep-circuit 1:01:12 uur bedraagt.

De contrasterende gegevensregistratie en analyse voor het circuit met de MVL702 magnetische expansieklep, die een volledig ander werkingsprincipe heeft dan een stappenklep, worden hieronder weergegeven:

Dit circuit bereikt veel sneller stabiele omstandigheden na de overgang van de ontdooicyclus, zoals te zien is aan de vloeiende (in plaats van golvende) grafieklijnen. De superheat-instelwaarde (2) begint bij 6 K en stijgt binnen enkele minuten tot 6,2 K met een maximale overshoot van 0,4 K. De gemiddelde afwijking in de regeling van de superheat-waarde blijft constant op +0,0/-0,2 K, terwijl de verdampingstemperatuur (1) door rijpvorming verschuift van -13,8°C naar -20°C en daarmee de ontdooicyclus activeert. De gemiddelde fluctuatie van de aanzuiggastemperatuur bedraagt opnieuw ±0,5 K (3). Als gevolg van deze prestaties verdubbelt de totale verwarmingsperiode (zonder ontdooien) geleverd door de Refra-warmtepomp met Siemens-klep tot 2:11:00 uur.

Minder ontdooitijd betekent extra energiebesparing
Een ander groot voordeel is het effect op het ontdooiproces. Dankzij lagere superheat-waarden kan het systeem bij hogere verdampingstemperaturen werken, zelfs in deellast, met minder ijsvorming tot gevolg bij temperaturen ≤0°C. Minder ijs betekent minder ontdooicycli. Aangezien ontdooien energie kost, levert dit extra besparing op.

In de test kon het circuit met stappenmotor 3787 seconden (63 minuten) verwarmen zonder ontdooien. Het Siemens-circuit hield dat 7961 seconden (133 minuten) vol – meer dan twee keer zo lang. Daardoor verdubbelt de energie-efficiëntie.

Nationale onderscheiding bevestigt doorbraak in de Britse markt
De Refra-warmtepompen met Siemens MVL702 zijn bekroond met een belangrijke prijs: ‘Beste commerciële warmtepompproduct’ bij de National ACR & Heat Pump Awards (uitgereikt door ACR Journal, gesponsord door Heat Pumps Today). De Britse distributeur Absolutely Chilled Ltd vertegenwoordigt Refra sinds 2018.

Shane McKenzie, Business Development Director bij Absolutely Chilled, zegt: “Deze prijs opent deuren. Dankzij het testbewijs en deze erkenning kunnen we Refra geloofwaardig op de kaart zetten. Andere fabrikanten moeten nu volgen.”

De Britse overheid stelt tot £20 miljard beschikbaar voor de vroege uitrol van CO₂-opslag. Binnen het Public Sector Decarbonisation Scheme (PSDS) worden publieke gebouwen verduurzaamd. Inmiddels zijn er tien DSEAR-conforme Refra-warmtepompen met Siemens MVL702 geïnstalleerd op vier Britse scholen.

McKenzie: “Het gebruik van Refra-warmtepompen bij nieuwbouw en renovatie is wat mij betreft een no-brainer. De prestaties spreken voor zich, zeker in combinatie met natuurlijke koudemiddelen.”

Richard Bork besluit: “We kozen Refra als eerste partner vanwege ons langdurige vertrouwen en hun flexibele ontwikkelaanpak. Hun snelheid en feedback hielpen ons om de MVL702 snel naar de markt te brengen. Refra was de ideale partner voor vroege adoptie.”