Wat is een warmtepomp?
Een warmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht, de bodem of het grondwater. Om deze warmte bruikbaar te maken waardeert de warmtepomp deze op, van de lage buitenlucht-, water- of bodem- temperatuur naar een hogere temperatuur die binnen nodig is.
Op deze manier pompt een goede warmtepomp zomaar drie a vier keer meer warmte de woning in dan hij aan stroom verbruikt.
Dit is het kernvoordeel van een warmtepomp: Hij brengt 3 à 4 keer maar warmte de woning in dan wat hij aan stroom verbruikt.
In de specificaties van warmtepompen wordt dit de Coëfficiënt Of Performance (COP) genoemd. Dit is het rendement van de betreffende warmtepomp. Een COP (rendement) van 3 betekent dat die warmtepomp onder die omstandigheden drie keer meer warmte afgeeft dan hij aan stroom verbruikt.
Zelfs tijdens de wintermaanden zit er nog warmte-energie in de bodem, de lucht en in het water. Een warmtepomp kan die warmte ook bij vriestemperaturen (tot -20°C) onttrekken om de woning van warmte te voorzien. Het rendement (COP) is dan wel lager, maar nog altijd meerdere keren beter dan bij direct elektrisch verwarmen.
Een warmtepomp werkt eigenlijk als een omgekeerde koelkast. In een koelkast zit ook een warmtepomp, maar dan met een ander doel. In de koelkast haalt deze warmte uit de lucht in de koelkast, waardoor deze koud wordt vanbinnen. De warmtepomp pompt deze naar buiten waar de warmte uit de koelkast wordt afgegeven aan de lucht in de keuken. Als een koelkast flink werkt, wordt de achterkant warm.
Verschillende warmtepompen
Lucht-water, water-water en lucht-lucht warmtepompen.
Een lucht-water warmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht en geeft deze binnen af via warm water in de vloerverwarming, radiatoren of convectoren.
Een water-water warmtepomp haalt warmte uit de bodem of uit oppervlaktewater (middels ‘koelwater’; vandaar ‘water) en geeft deze binnen af via warm water, net als de lucht-water warmtepomp.
Een lucht-lucht warmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht en geeft deze binnen af in de vorm van warme lucht. Dit is feitelijk een omgekeerde airco. In dit geval wordt de airco gebruikt om warmte van buiten naar binnen te pompen, in plaats van vanbinnen naar buiten.
Omdat lucht-water warmtepompen meestal het meest geschikt zijn om woningen te verwarmen beginnen we met een verdere toelichting daarover. Verderop komen ook lucht-luchtwarmtepompen (airco’s) en water-water warmtepompen nog aan bod.
Lucht-water warmtepomp
Bij lucht-water warmtepompen wordt de warmte uit de buitenlucht gehaald en opgepompt tot een hogere temperatuur. Hierbij wordt de warmte binnenshuis afgegeven aan water. Dit is vaak een ideaal systeem voor de verwarming van een woning omdat: 1) het buitendeel wat warmte uit de buitenlucht haalt relatief eenvoudig en betaalbaar is vergeleken met een systeem wat warmte uit de bodem of oppervlaktewater haalt en 2) omdat veel woningen al een geschikt warmte-afgiftesysteem hebben in de vorm van vloerverwarming, radiatoren of convectoren.
Wat hierbij ook meespeelt is dat er de afgelopen jaren veel ontwikkeling is geweest in Lucht-water warmtepompen waardoor deze minder kostbaar en efficiënter zijn geworden. Ook kunnen ze steeds hogere watertemperaturen bereiken waardoor ze in meer situaties toepasbaar zijn. Denk hierbij aan minder goed geïsoleerde huizen of woningen met radiatoren in plaats van convectoren.
Ook dit is weer een punt waarop onze experts u kunnen helpen met het maken van de juiste keuze.
De meeste lucht-water warmtepompen bestaan uit twee delen, een buitenunit en een binnenunit, die met elkaar verbonden zijn met leidingen, gevuld met een vloeistof. Met de buitenunit wordt warmte uit de buitenlucht gehaald. De binnenunit zorgt er op zijn beurt voor dat deze warmte aan het water in de cv leidingen wordt afgegeven.
Bij sommige warmtepompen zijn de buiten- en binnenunit gecombineerd in één apparaat. Dit wordt een monoblock genoemd. Zo’n monoblock staat dan in z’n geheel buiten, wat binnen ruimte bespaart. Een nadeel is dat in dergelijke systemen het cv-water ook buiten komt en dat er dus met vorst rekening gehouden moet worden.
All electric versus hybride
Lucht-water warmtepompen worden in all electric en hybride systemen toegepast.
De all-electric is een zelfstandige warmtepomp die het hele jaar door de woning en het tapwater verwarmt. Er is hierdoor geen gas meer nodig. De hybride variant verwarmt alleen de woning en wordt op koudere dagen hierbij geholpen door de cv-ketel. Het warmte tapwater wordt ook door de cv ketel verzorgt.
Hybride warmtepompen
De hybride lucht/water warmtepomp verwarmt bijna het hele jaar door de woning. Alleen op koude dagen spring de cv-ketel bij (kouder dan rond 7 graden) of neemt de cv ketel het helemaal over (kouder dan rond 4 graden). Ook het tapwater wordt door de cv ketel verwarmd. Het gasverbruik wordt met een hybride lucht-water warmtepomp met 40% - 60% gereduceerd. Voor het deel van de verwarming die de warmtepomp verzorgt is er natuurlijk wel stroomverbruik, maar dit is veel minder dan wat er aan gas nodig zou zijn zonder de warmtepomp. Met een hybride systeem is de woning dus niet helemaal van het gas af, maar dit kan toch een goede keuze zijn, bijvoorbeeld wanneer combinatie van isolatie van de woning en het aanwezige warmte-afgiftesysteem vragen om hoge watertemperaturen. Hierbij dient meteen aangetekend te worden dat er tegenwoordig meer en meer warmtepompen beschikbaar komen die deze hogere watertemperaturen kunnen leveren. Hybride systemen komen daardoor relatief steeds minder voor. Hybride systemen kunnen ook ideaal zijn wanneer voor de all electric variant benodigde elektrische vermogen niet beschikbaar is.
All electric warmtepompen
De all electric lucht/water warmtepomp werkt bijna hetzelfde als de hybride variant, alleen verwarmt deze de woning het hele jaar door. De all electric warmtepomp verwarmt ook het tapwater. De buitenunit haalt warmte uit de buitenlucht en de binnenunit, waarmee deze in verbinding staat, geeft de warmte af aan het water in de cv-leidingen. De buitenunit is een stukje groter dan bij de hybride warmtepomp en de binnenuit wordt gecombineerd met een interne of externe boiler. Met een dergelijk systeem is dus (uitgaande van elektrisch koken) geen gas meer nodig.
Lucht-lucht warmtepomp (Airco)
Een airco die zowel kan koelen als verwarmen, wordt ook wel een lucht-lucht warmtepomp genoemd. Een lucht-lucht warmtepomp bestaat uit een binnenunit en een buitenunit. Om te verwarmen haalt de buitenunit de warmte uit de (buiten)lucht. Deze warmte wordt rechtstreeks afgegeven aan de binnenunit, die de warmte in de ruimte verspreid. Door meerdere binnenunits te koppelen aan een buitenunit kan een airco meerdere ruimtes verwarmen of koelen.
Voordelen van het gebruik van het beruik van een airco om te verwarmen zijn:
- Net als bij een de andere typen warmtepompen brengen ze meer warmte de woning in dan wat ze aan stroom verbruiken. Dit is dus veel voordeliger dan verwarmen met elektrische kachels.
- Airco’s zijn gemakkelijk per unit te regelen en kunnen dus heel geschikt zijn voor ruimtes die niet altijd verwarmt hoeven te worden
- Ze kunnen ook goed koelen; daar zijn ze voor gemaakt.
- Ze vergen over het algemeen een lagere investering dan warmtepompen die water als warmte- afgifte medium gebruiken.
Nadelen zijn er ook:
- Verwarmen met warme lucht wordt vaak als minder comfortabel ervaren dan via vloerverwarming, radiatoren en/of convectoren.
- Er moeten binnenunits geplaatst worden op alle warmteafgifte plekken.
Wij komen overigens regelmatig situaties tegen waar het gebruik van een combinatie van een lucht-water warmtepompof de bestaande cv installatie en een airco (lucht-lucht warmtepomp) systeem ideaal blijkt. Bijvoorbeeld door de begane grondvloer te verwarmen met de lucht-water warmtepomp of de cv-installatie (met vloerverwarming) en bijvoorbeeld de thuiswerkruimte, studieruimte, slaapkamers , en/of speelruimte van de kinderen apart te verwarmen met de lucht-lucht warmtepomp.
Dit is typisch iets waarover onze experts u goed kunnen adviseren.
Water-water warmtepomp
Bij water-water warmtepompen wordt de warmte uit de bodem of uit oppervlaktewater gehaald. Dit is in theorie een heel mooi systeem omdat de bodem en het oppervlaktewater in de winter minder afkoelen dan de buitenlucht. Hierdoor is het gemakkelijker om hier warmte uit te halen en kan het rendement (COP) in de winter dus hoger zijn. Het nadeel is dat er een grote warmtewisselaar nodig is om die warmte efficiënt op te kunnen nemen. Daar zijn plaats, vergunningen en een forse investering voor nodig. In de praktijk komen deze systemen hierdoor relatief steeds minder vaak voor. Hieronder staat meer over de verschillende typen warmtewisselaars die in water-water warmtepompsystemen gebruikt worden.
Verticale grondwarmtewisselaar (gesloten systeem)
In dit geval wordt een put geboord. De diepte hangt af van het benodigde vermogen en de lokale omstandigheden. In zo’n put laat men water door U-vormige pijpen vloeien. Het water neemt de warmte van de diepe grondlagen op en wordt weer naar boven gepompt. In het warmtepompsysteem wordt de temperatuur dan weer verhoogd tot een bruikbare temperatuur. De dimensionering van deze warmtewisselaar, en de grondsoort waarin hij geplaatst wordt, bepaalt in hoge mate het rendement van de installatie. Een voldoende grote dimensionering verdient zichzelf op de lange duur altijd terug. Onder gedimensioneerde bodemlussen zijn de meest voorkomende oorzaak van het slecht of niet functioneren van grondwater warmtepompen.
Warmte putten uit grondwater (open systeem)
Hierbij boort men meestal twee putten. Uit de ene pompt men grondwater op waaruit de warmte wordt gehaald. In de andere wordt het koude water geloosd. Het lozen van het koude water op het riool of oppervlaktewater is niet toegestaan. Dit systeem heeft vaak een groter rendement dan het vorige maar de kostprijs van de installatie ligt hoger doordat ook een tweede put geboord moet worden. Het rendement hangt ook sterk af van het type grond waar de installatie geplaatst wordt.
Koelen met een warmtepomp
Veel warmtepompen bieden de mogelijkheid hun werking in de zomer om te keren; in plaats van warmte uit de buitenlucht te halen om je woning te verwarmen, wordt voor het koelen warmte uit je woning gehaald en naar buiten gebracht. Bij het gebruik van warmtepompen met water als afgiftemedium binnenshuis dient hierbij wel rekening te worden gehouden met het zaken als condensvorming, de juiste temperatuur regeling passend bij het afgiftesysteem en met het hierdoor praktisch beschikbare koelvermogen.
Warm water voorziening
Bij een all electric warmtepomp wordt het warme tapwater ook met de warmtepomp op temperatuur gebracht. Hiervoor wordt een boiler geplaatst waar het warme water in wordt opgeslagen. Warmtepompen die maximaal tot 55 graden kunnen verwarmen hebben dan vaak een elektrisch verwarmingselement om op gezette tijden de temperatuur in de boiler op 60 graden te brengen om een legionellabesmetting te voorkomen. Dit verwarmingselement kan dan soms ook gebruikt worden om de verwarmingscapaciteit van de warmtepomp te ondersteunen als het extreem koud is (vorst). Een zelfstandig werkende staande ‘warmtepompboiler’ is ook mogelijk. Dit is een boiler met zijn eigen ingebouwde lucht-water warmtepompje.