Warmtepompen

Bekijk hiervoor onze ‘Warmtepompen | Hoe zorg ik voor een optimaal werkende installatie?‘ video.

Bekijk hiervoor onze ‘Warmtepompen | Hoe werkt een centraal systeem voor bedrijfspanden en kantoren?‘ video.

Een warmtepomp bestaat uit een circuit waarin koudemiddel circuleert.  Een koudemiddel zal bij lage temperaturen en drukken “koken”, waardoor het verdampt bij hoge temperaturen en drukken, zal het koudemiddel condenseren zodat er vloeistof ontstaat. Elk koudemiddel heeft zijn eigenschappen.

Het optimale koudemiddel zorgt niet alleen voor de hoogst mogelijke efficiëntie en het gewenste temperatuurbereik, maar moet ook voldoen aan huidige én toekomstige regelgeving rond brandveiligheid, giftigheid en wettelijke milieueisen onder meer betreffend de bijdrage aan de global warming en het aantasten van de ozonlaag.

Koudemiddelen zijn op hoofdlijnen ingedeeld in synthetische en natuurlijke koudemiddelen. Synthetische koudemiddelen zijn stoffen die van nature niet voorkomen, maar door de mens zijn ontwikkeld voor industriële doeleinden.  Synthetische koudemiddelen zijn (AHFK’s en HFO’s. Deze kunnen een negatief effect hebben als ze in het klimaat terecht komen. Natuurlijke koudemiddelen komen ook van nature voor in het milieu, zoals:

• Water (R718)
• CO₂ (R744)
• NH₃ (Ammoniak) (R717)
• Koolwaterstoffen, zoals ethaan (R170), propaan (R290), propeen (R1270), butaan (R600), isobutaan (R600a)

Natuurlijke koudemiddelen hebben een veel lager broeikaseffect (Global Warming Potential [GWP]) als deze in het milieu terecht komen. Vanuit milieuoogpunt zijn de natuurlijke koudemiddelen daarom een beter alternatief. Vanuit veiligheidsperspectief zitten er ook nadelen aan de natuurlijke koudemiddelen. Zo is ammoniak erg gevaarlijk voor de mens bij inademing en zijn de koolwaterstoffen, zoals propaan en butaan, erg explosief.

Op dit moment is de F-gassenverordening (EU) nr. 517/2014 van kracht. Doel van de verordening is het milieu te beschermen door de uitstoot van gefluoreerde broeikasgassen te verminderen. Eén van de belangrijkste maatregelen van de F-gassenverordening is een geleidelijke terug fasering van het op de markt brengen van HFK’s, de zogenaamde quotumregeling. Het op de markt brengen van HFK’s wordt teruggebracht van 100% in 2015 naar 21% in 2030. Hierdoor worden juist koudemiddelen met een hoog GWP erg duur, omdat ze veel quotum vereisen en er steeds minder volume beschikbaar is.

Bij natuurlijke koudemiddelen vindt geen uitfasering plaats. Op termijn is het daardoor onrendabel om volledig afhankelijk te zijn van traditionele koudemiddelen. Denk dus goed na voordat u een “goedkoop” warmtepomp systeem aanschaft met een HFK-koudemiddel met een hoog GWP. Dit is allang geen verstandige en verantwoorde keuze meer.

Er komt een nieuwe generatie koudemiddelen, zoals HFO’s met juist een hele lage GWP, soms lager dan 1 en hiermee dus zelfs lager dan CO2 zelf.

Bekijk ook onze ‘Warmtepompen | Wat moet ik weten over koudemiddelen?‘ video.

Het lage temperatuur warmteafgiftesysteem stelt hogere eisen aan de bouwkundige uitvoering. Denk aan goede isolatie (spouwmuur-, dak-, vloerisolatie toepassen van kierafdichting en het vermijden van koudebruggen (verbinding in de constructie waarbij kou van buiten naar binnen wordt geleid). Het is van belang dat er zo min mogelijk warmte verloren gaat en isolatie beperkt de warmtebehoefte.  De warmtepomp kan dan aan de wensen van de gebruiker voldoen en het systeem wordt ook niet te groot. In alle gevallen leiden onvolkomenheden tot een hoger energiegebruik, hogere kosten en minder comfort.

Bij renovatieprojecten in de bestaande bouw zijn genoemde bouwkundige aanpassingen een eerste stap die zou moeten worden genomen. Vanwege de hoge kosten blijft dit meestal achterwege. In de praktijk wordt dan gekozen voor een warmtepomp ondersteund met een Hr-ketel (hybride). De Hr-ketel voorziet dan in de piekvraag.

Een lucht/water warmtepomp is voor een bestaande woning de makkelijkste oplossing, omdat deze een ‘losse’ buitenunit heeft, die op een dak, gevel of in de tuin geplaatst kan worden.

Een bodem/water warmtepomp is lastiger voor een bestaande woning, omdat er een bron in de bodem aangebracht moet worden.

Bekijk ook onze ‘Warmtepompen | Welk warmtepompsysteem past het best bij nieuwbouw?‘ video.

Voordelen

• Geen radiatoren of units in huis
• Geen geluid
• Constante temperatuur

Nadeel

• Bij verbouwing moet het afgifte en distributiesysteem aangepast worden (bijvoorbeeld vloerverwarming i.p.v. radiatoren).

Ja, een warmtepomp bevat koudemiddel en kan dus ook HFK’s bevatten (niet te verwarren met CFK’s!). Vanuit de overheid is het gebruik van HFK’s aan banden gelegd, omdat dit broeikasgassen zijn. Het is daarom belangrijk om bij aanschaf van een warmtepomp navraag te doen naar de toekomstige leveringszekerheid van het koudemiddel in geval van lekkage of ander onderhoud. Echter, steeds meer warmtepompfabrikanten zullen de overstap gaan maken naar andere koudemiddelen dan HFK’s.

Zelfs onder het vriespunt heeft buitenlucht nog steeds energie. Lucht van -10°C is relatief koud, maar staat in contact met een veel kouder medium wel warmte af. Let wel: het rendement van een warmtepomp is sterk afhankelijk van het temperatuurniveau waarop de restwarmte beschikbaar is. Zodra hoge temperaturen gewenst zijn, zal de restwarmtebron ook een relatief hoge temperatuur moeten hebben om een acceptabel rendement te realiseren.

Een warmtepomp is een wezenlijk ander apparaat dan een cv-ketel, daarom kan een warmtepomp nooit 1 op 1 een vervanging van een cv-ketel zijn. De keuze voor een warmtepomp vereist aanpassingen aan leidingen en radiatoren en een goede isolatie van de woning. Als de woning niet of slecht geïsoleerd is dan zal de warmtepomp te hard moeten werken en is het rendement niet gunstig.

Het grootste verschil tussen een cv-ketel en een warmtepomp is dat de eerste continu warmte kan afgeven (ongeacht de omgevingstemperatuur) want de warmte wordt opgewekt door het verbranden van gas.

De warmtepomp is voor zijn warmteafgifte volledig afhankelijk van de aan de verdamper aangeboden en door de verdamping opgenomen warmte. Daalt de hoeveelheid warmte in de bron (bijv. buitenlucht), dan heeft dit direct gevolgen voor de warmte die de warmtepomp kan afstaan.  Bij lage buitentemperaturen kan de warmtepomp niet de gewenste warmte kan leveren.  In het ontwerp  van de installatie moet hier rekening mee gehouden worden. Door het toepassen van een buffervat kan dit opgelost worden.

Daarbij werkt een warmtepomp op lagere temperaturen, systemen met een Cv-ketel zijn ontworpen op een temperatuurtraject van -90^o C. Voor de meeste koudemiddelen in de warmtepompen zijn deze temperaturen niet haalbaar.   Dat betekent dat om dezelfde hoeveelheid warmte in het gebouw te kunnen brengen dat er met grotere waterhoeveelheden en daarom grotere leidingdiameters en grotere radiatoren (laagtemperatuur) gewerkt moeten worden of met alternatieve afgiftesystemen als vloer- en wandverwarming.

Bekijk ook onze ‘Warmtepompen | Wat is het verschil tussen een CV-ketel en een warmtepomp?‘ video.

Warmtepompen zijn in verschillende uitvoeringen te verkrijgen. We richten ons nu op een volledig elektrische warmtepomp. Daarnaast wordt er in de praktijk ook gesproken over een hybride warmtepomp. Deze werkt samen met een cv-ketel de warmtepomp zorgt op de meeste dagen voor de warmte in het gebouw, de cv-ketel springt alleen bij als het erg koud is (dit is beperkt door de buitentemperatuur de meeste schakelen de warmtepomp uit bij buitentemperaturen lager dan bv 0°C) en zorgt voor je warm tapwater (de combinatie tapwater is afhankelijk van het fabricaat en de wens van de klant).

Er zijn 5 varianten, deze varianten zijn onderverdeeld naar de manier waaruit de warmte wordt opgenomen (eerste deel in de naam) en op de wijze waarop de warmte het gebouw wordt ingebracht (tweede deel):

• Lucht-lucht-warmtepompen: een lucht-lucht warmtepomp bestaat uit een binnen- en een buitenunit. De buitenunit is de verdamper en trekt de lucht aan met behulp van een ventilator. Deze lucht wordt over de verdamper gevoerd, door het temperatuurverschil verdamper/ overstromende lucht wordt warmte uit de lucht opgenomen. De binnen unit is de condensor en verspreidt de warme lucht dan over de ruimte.
• Lucht-water-warmtepompen: een lucht-water warmtepomp is een warmtepompsysteem die evenals bij de lucht – lucht warmtepomp de buitenlucht als bron gebruikt . Een lucht-water warmtepomp kan bestaan uit een binnen- en buitenunit en hierbij is de werking gelijk aan de lucht-lucht-warmtepomp echter wordt de energie afgegeven aan water om hiermee het huis en het tapwater te verwarmen. De lucht-water-warmtepomp kan ook bestaan uit 1 deel, waarbij de energie via waterleidingen het huis in gaan.
• Bodem-water- warmtepompen: Dit is een warmtepomp die de aarde als bron gebruikt. De warmtepomp maakt hierbij gebruik van een zogenaamde ‘bodemwarmtewisselaar’ om de warmte uit de bodem te onttrekken. De bodemwarmtewisselaar komt in verschillende vormen voor, maar de basis is een gesloten buizensysteem met daarin water of ‘brine’. ‘Brine’ is een mengsel van water en een antivriesvloeistof (In veel gevallen glycol).
• Water-water-warmtepomp: Deze variant haalt energie uit grondwater. Er wordt grondwater omhoog gepompt. Hier wordt warmte uit gewonnen en het afgekoelde grondwater wordt weer terug in de grond gepompt. De energie wordt gebruikt om het huis en tapwater te verwarmen. Een groot deel van de installatie bevindt zich dus onder de grond. Dit type bron wordt een open bron genoemd en is ook wel bekend als warmte en koudeopslag (WKO). De bron dient jaarlijks in balans te zijn.

Bij een water – water warmtepomp kan in sommige gevallen ook afvalwater (restwarmte van de industrie of chemie) en oppervlaktewater worden toegepast de voorschriften voor het toepassen van deze bronnen zijn erg verschillend en afhankelijk van de plaats en de plaatselijke overheid.

• Geothermische warmtepomp.

De geothermische warmtepomp gebruikt warmte afkomstig van 500 meter of dieper is ontstaan in de kern van de aarde. Een bodemwarmtewisselaar komt echter niet diep genoeg om deze warmte op te halen, maar grondwater komt wel van nature zo diep voor. Om de aardwarmte te winnen, wordt daarom grondwater vanuit die diepte opgepompt. Het afgekoelde water wordt vervolgens weer teruggepompt en warmt vanzelf weer op door de hitte uit de aardkern. In tegenstelling tot bodem-waterpompen is dit een open systeem.

Eigenlijk is een warmtepomp niet de goede benaming. De ‘warmtepomp’ is een slim klimaatsysteem dat kan verwarmen, maar ook koelen. Een warmtepomp werkt volgens het koeltechnische principe en dat is een vak apart. De NVKL-installateurs gebruiken de koudetechniek al decennia lang om te koelen en te vriezen. In het geval van een warmtepomp wordt het koudetechnische principe omgedraaid, er wordt warmte uit de bron (lucht, maar dit kan ook water of bodem zijn) onttrokken en in de te verwarmen ruimte gebracht.

Voor een juiste vergelijking tussen de verschillende warmtepompsystemen wordt er best gekeken naar de SPF, dat staat voor Seasonal Performance Factor. Dit is het rendement tijdens het gehele stookseizoen.

COP staat voor Coëfficiënt of Performance. Deze aanduiding geeft het rendement van een warmtepompsysteem weer. Een COP van 4, bijvoorbeeld, betekent dat het systeem 4kW aan energie levert voor iedere kW energie die erin gestopt wordt. Oftewel: het rendement is gelijk aan 400%. Warmtepompen moeten in Nederland voldoen aan een minimale COP van 4.

Tot 2021 geeft de overheid subsidie op warmtepompen om zo duurzame verwarming te stimuleren. De investeringssubsidie duurzame energie (ISDE) geldt voor zowel particulieren als zakelijke gebruikers. De hoogte van de subsidie voor warmtepompen ligt tussen de € 1.000,- en € 2.500,- en is afhankelijk voor welk merk/type pomp gekozen wordt. Informatie is terug te vinden op www.rvo.nl

Een warmtepomp komt in aanmerking voor de Investeringssubsidie duurzame energie als deze voldoet aan de volgende voorwaarden:

• De warmtepomp is onderdeel van een verwarmingstoestel.
• Het verwarmingstoestel is uitgerust met een lucht-waterwarmtepomp, grond-waterwarmtepomp, water-waterwarmtepomp, of warmtepompboiler. Lucht-luchtwarmtepompen zijn uitgesloten.
• Het verwarmingstoestel heeft een nominaal vermogen van ten hoogste 70 kW en voldoet aan de gestelde rendementseisen.

Het verwarmingstoestel is voorzien van een etiket en een product-kaart en technische documentatie.

Bekijk ook onze ‘Warmtepompen | Welke subsidies zijn er?‘ video.

Dit hangt af van de wensen van de gebruiker: welke warmtecapaciteit en warmte-intensiteit zijn gewenst. Zo is het voordeel van een grondgebonden systeem t.o.v. een luchtwarmtepomp dat je niet afhankelijk bent van het weer, doordat bodem- en aardwarmte een constante temperatuur hebben. Kies je hiervoor dan liggen de investeringskosten wel hoger dan van luchtwarmtepompen. Dit komt doordat er boringen, de aanleg van buizen en complexer onderhoud mee gepaard gaan. Dit zijn slechts een paar voorbeelden van aspecten die de keuze zouden moeten bepalen.

Die mogelijkheid bestaat inderdaad. In dat geval wordt er gesproken van een hybride warmtepomp. De besparing op gas is met zo’n systeem aanzienlijk, doordat de warmtepomp voor de meeste dagen zorgt voor verwarming en de cv-ketel alleen bijspringt als het erg koud is (en zorgt voor warm water).

Vrijwel alle woningen zijn geschikt voor een warmtepompinstallatie. Er dient wel een goede isolatie aanwezig te zijn, evenals een verwarmingssysteem met een lage aanvoertemperatuur, zoals vloerverwarming. Bij een slechte isolatie moet de warmtepomp namelijk meer werk leveren om het warmteverlies weer aan te vullen. Dat betekent dat er meer elektrische energie nodig is, hetgeen verwarming via warmtepomp minder duurzaam en duurder maakt. Voor een hybride warmtepomp is het niet altijd noodzakelijk dat er lage temperatuurverwarming aanwezig is.

Een koelmachine en een warmtepomp zijn in principe dezelfde apparaten; ze verplaatsen beide warmte van een lager naar een hoger temperatuurniveau. Het verschil zit hem echter in het doel van de apparaten. Men spreekt van een koelmachine als het doel van het apparaat is om te koelen, terwijl men spreekt van een warmtepomp als het doel is om te verwarmen. Voor situaties waarbij met één apparaat zowel wordt gekoeld als verwarmd, kan men dus in principe beide termen gebruiken.

Een hybride warmtepomp werkt op stroom en maakt gebruik van energie uit de buitenlucht. Het is daarom een energiezuinig apparaat. Je koppelt hem aan je cv-ketel. De warmtepomp zorgt voor een groot deel van de warmte in huis. De cv-ketel springt bij als het buiten te koud is, of als het te lang duurt voor het huis warm wordt. De cv-ketel zorgt ook voor het warme water in de badkamer en keuken. Je kunt de warmtepomp aansluiten op de cv-ketel die je nu hebt (mits niet te oud), of tegelijk met een nieuwe ketel laten installeren. Het is een goede tussenstap naar een huis zónder aardgas. Daarvoor heb je een all-electric warmtepomp nodig en een hele goede isolatie.

Met de hybride warmtepomp kun je ongeveer 60 procent minder aardgas verbruiken voor de verwarming van je huis. Twee andere voordelen van deze pomp: je kunt subsidie krijgen voor de warmtepomp én je energierekening gaat omlaag. Deze warmtepomp is zeer geschikt voor bestaande woningen met een cv-ketel en een redelijke isolatie.

De bodem-water warmtepomp gebruikt de bodem als warmtebron. Er wordt een buizensysteem verticaal of horizontaal in de bodem aangelegd, afhankelijk van het grondoppervlak. Door dit buizensysteem loopt een vloeistof die de warmte uit de grond haalt. De warmtepomp zet deze warmte om naar een hogere temperatuur om de woning en het tapwater te verwarmen.

Deze installatie bevindt zich voor het grootste gedeelte onder de grond, want de water-water warmtepomp haalt zijn energie uit grondwater. Het water wordt omhoog gepompt en wanneer de warmte eruit gehaald is weer terug de grond in gepompt. De warmte die wordt opgewekt wordt gebruikt om het huis en het tapwater te verwarmen.

De lucht-water warmtepomp gebruikt de buitenlucht of ventilatielucht als bron. Er wordt energie uit de lucht gehaald en omgezet naar warmte. Deze warmte wordt overgedragen aan het verwarmingssysteem en het tapwater in de woning.

De lucht-lucht warmtepomp gebruikt de buitenlucht als bron. De warmte wordt uit de lucht gehaald en in de woning afgegeven. Een voordeel van deze soort warmtepomp is dat het ook ingezet kan worden als airco om het huis te koelen. Het nadeel is dat het geen tapwater verwarmd. Daarvoor moet je een installatie toevoegen, zoals een elektrische boiler. Tevens zijn er plafond- en wandunits nodig om de lucht naar binnen te blazen.

Warmtepompen zijn in verschillende uitvoeringen te verkrijgen. We richten ons nu op een volledig elektrische warmtepomp. Daarnaast wordt er in de praktijk ook gesproken over een hybride warmtepomp. Deze werkt samen met een cv-ketel de warmtepomp zorgt op de meeste dagen voor de warmte in het gebouw, de cv-ketel springt alleen bij als het erg koud is (dit is beperkt door de buitentemperatuur de meeste schakelen de warmtepomp uit bij buitentemperaturen lager dan bv 0°C) en zorgt voor je warm tapwater (de combinatie tapwater is afhankelijk van het fabricaat en de wens van de klant).

Er zijn 5 varianten, deze varianten zijn onderverdeeld naar de manier waaruit de warmte wordt opgenomen (eerste deel in de naam) en op de wijze waarop de warmte het gebouw wordt ingebracht (tweede deel):

• Lucht-lucht-warmtepompen: een lucht-lucht warmtepomp bestaat uit een binnen- en een buitenunit. De buitenunit is de verdamper en trekt de lucht aan met behulp van een ventilator. Deze lucht wordt over de verdamper gevoerd, door het temperatuurverschil verdamper/ overstromende lucht wordt warmte uit de lucht opgenomen. De binnen unit is de condensor en verspreidt de warme lucht dan over de ruimte.
• Lucht-water-warmtepompen: een lucht-water warmtepomp is een warmtepompsysteem die evenals bij de lucht – lucht warmtepomp de buitenlucht als bron gebruikt . Een lucht-water warmtepomp kan bestaan uit een binnen- en buitenunit en hierbij is de werking gelijk aan de lucht-lucht-warmtepomp echter wordt de energie afgegeven aan water om hiermee het huis en het tapwater te verwarmen. De lucht-water-warmtepomp kan ook bestaan uit 1 deel, waarbij de energie via waterleidingen het huis in gaan.
• Bodem-water- warmtepompen: Dit is een warmtepomp die de aarde als bron gebruikt. De warmtepomp maakt hierbij gebruik van een zogenaamde ‘bodemwarmtewisselaar’ om de warmte uit de bodem te onttrekken. De bodemwarmtewisselaar komt in verschillende vormen voor, maar de basis is een gesloten buizensysteem met daarin water of ‘brine’. ‘Brine’ is een mengsel van water en een antivriesvloeistof (In veel gevallen glycol).
• Water-water-warmtepomp: Deze variant haalt energie uit grondwater. Er wordt grondwater omhoog gepompt. Hier wordt warmte uit gewonnen en het afgekoelde grondwater wordt weer terug in de grond gepompt. De energie wordt gebruikt om het huis en tapwater te verwarmen. Een groot deel van de installatie bevindt zich dus onder de grond. Dit type bron wordt een open bron genoemd en is ook wel bekend als warmte en koudeopslag (WKO). De bron dient jaarlijks in balans te zijn.

Bij een water – water warmtepomp kan in sommige gevallen ook afvalwater (restwarmte van de industrie of chemie) en oppervlaktewater worden toegepast de voorschriften voor het toepassen van deze bronnen zijn erg verschillend en afhankelijk van de plaats en de plaatselijke overheid.

• Geothermische warmtepomp.

De geothermische warmtepomp gebruikt warmte afkomstig van 500 meter of dieper is ontstaan in de kern van de aarde. Een bodemwarmtewisselaar komt echter niet diep genoeg om deze warmte op te halen, maar grondwater komt wel van nature zo diep voor. Om de aardwarmte te winnen, wordt daarom grondwater vanuit die diepte opgepompt. Het afgekoelde water wordt vervolgens weer teruggepompt en warmt vanzelf weer op door de hitte uit de aardkern. In tegenstelling tot bodem-waterpompen is dit een open systeem.