SolarEis verwarmt monumentale villa Zionsburg met… 157 kuub ijs!

Hoe maak je een duurzame klimaatinstallatie voor een ruïne uit 1882? De villa op Landgoed Zionsburg in Vught was na een dramatische brand in 2003 nauwelijks meer dan een paar muren. In een allesomvattende herbouw kreeg het enorme pand een ingenieuze verwarming… met ijs!

In de techniek vind je de mooiste innovaties, maar ‘verwarmen met ijs’!? Klinkt wonderlijk, maar SolarEis doet dat al zo’n 15 jaar. Algemeen directeur Vincent Berkhout legt uit: “Verwarmen met ijs klinkt onmogelijk, maar werkt heel goed! Deze techniek is heel geschikt is voor nieuwbouw- en renovatieprojecten. Klein of groot, dat maakt eigenlijk niet uit, want het is goed te schalen.”

Wonder van de natuur

Maar hoe is het mogelijk, verwarmen met ijs? Vincent legt uit: “De natuur biedt zelf al tal van hernieuwbare energiebronnen die geen CO₂-uitstoot veroorzaken. Dit systeem gebruikt daarvoor de zon, lucht, aarde, water en ijs. De basis is een flinke betonnen buffer met water, waar kilometers aan kunststof HDP-leidingen met koudemiddel doorheen lopen. Die buizen vormen een warmtewisselaar. De buffer is volledig ingegraven onder het maaiveld: daarvan zie je alleen het putdeksel.”

Kristallisatiewarmte

Wanneer het koude seizoen aanbreekt, onttrekt de warmtepomp energie uit de bak met water, die dan zo’n 10 graden Celsius warm is. Tot zo ver is het principe vergelijkbaar met een reguliere (water-)warmtepomp. Onttrekt het systeem veel warmte uit het bassin, dan daalt de temperatuur daarin steeds verder. Daalt die tot 0 graden, dan ontstaat het grote verschil met reguliere warmtepompen. Als het water overgaat van vloeibare naar vaste fase (van water naar ijs) komt namelijk plotseling veel energie vrij: bij het bevriezen van één liter water tot ijs komt net zoveel energie vrij als je nodig hebt om diezelfde liter water te verwarmen van 0 tot 80 graden. Vincent: “Dat fenomeen heet kristallisatiewarmte. Die energie kunnen we opwaarderen tot laagtemperatuurverwarming. Aanvullend hebben we luchtabsorbers als extra energiebron geplaatst, die als grote radiatoren ook warmte uit de buitenlucht halen. Als het water in het bassin is bevroren, helpen de zonnecollectoren en luchtabsorbers weer om het ijs weer tot boven 0 graden te ontdooien, waarna het vriesproces weer opnieuw kan beginnen. Het is een compleet gesloten systeem.” En wonderlijk maar waar: de energie uit het kristalliseren verwármt het gebouw.

Fascinerend: als 1 liter water bevriest, komt er net zoveel warmte vrij als er nodig is om diezelfde liter water te verwarmen van 0 tot 80 graden.

Grote buffer: 157 kuub

Hoe groter het pand dat je ermee wilt verwarmen, hoe groter de buffer moet zijn. Voor een gemiddelde woning is een bassin van circa 10 kuub voldoende. Voor de villa op Landgoed Zionsburg, eigendom van de Marggraff Stichting, was het een ander verhaal. Vincent: “Dit pand is veel groter, dus hebben we een buffer aangelegd van 157.000 liter. Dat water hoef je in principe nooit te vervangen, want het blijft in de geisoleerde betonnen bak en komt dus niet in contact met de omgeving. Dat is efficiënt en heeft ook geen impact op de bodem.”

Ook prima om te koelen

Zo’n enorme bak ijs in de grond heeft ook ‘s zomers voordelen: dan heb je een duurzaam alternatief voor airco’s. Vincent: “Als het warm is, gebruiken we het reservoir om koud water door het systeem te pompen. Dat is veel gunstiger dan airco’s: in plaats van die energievreters heb je alleen maar een relatief klein pompje nodig om een heel gebouw te koelen. Dat levert veel winst op. Als de buffer dan weer teveel opwarmt, gaan de warmtepompen aan de slag om de buffer op het juiste moment weer te koelen, bijvoorbeeld ’s nachts als het weer wat is afgekoeld.”

Onzichtbare installatie

Net als reguliere warmtepompsystemen, werkt het systeem van SolarEis het beste bij moderne isolatie van het gebouw en een modern beheerssysteem. Hoe pak je dat aan bij een groot landhuis uit 1882? “De villa is eigenlijk van de grond af opnieuw opgebouwd”, vertelt Vincent. “Wat er nog stond, was nauwelijks meer dan een ruïne. Wij zijn samen met de aannemer al in de ontwerpfase aangehaakt om onze installatie zo mooi mogelijk in te passen. De renovatie is inmiddels klaar en aan de buitenkant zie je écht een oud, statig monument. Maar wel een dat voldoet aan de laatste eisen.

“Met ons systeem hoopt de eigenaar de stookkosten zo laag mogelijk te houden en dat moet wel lukken. Met 1 kW aan stroom kunnen wij tussen de 4,5 en 6,5 kW aan warmte opwekken, een gangbare lucht-water warmtepomp komt vaak niet verder dan 3 kW. Dat scheelt natuurlijk enorm. Dit systeem levert zo’n 96 kW verwarmingsvermogen en 100 kW koelvermogen.”

Echt zo zuinig

Of het systeem echt zo zuinig werkt, kan Vincent nog niet bevestigen. “Dat weten we nog niet, want het gebouw is pas na de zomervakantie in gebruik genomen. Wat we wel weten, is dat de boel gewoon goed draait! Heel mooi om te zien hoe ook ons bassin onder de grond is weggewerkt. Er zijn maar weinig mensen die weten dat daar een grote bak met ijs onder verborgen ligt. De luchtabsorbers staan als een energiehaag tussen de struiken en het bos, dus ook die zijn mooi verstopt. Zo kun je optimaal genieten van die prachtige villa, zonder storende elementen.”