Warmtepompen

Een warmtepomp is een alternatieve manier om warmte op te wekken. Door warmte uit de bodem, water of lucht te halen kan een woning of tapwater worden verwarmd. Ieder huishouden heeft al een warmtepomp in huis: de koelkast. Bij een koelkast wordt warmte onttrokken aan de binnenzijde van de koelkast. De onttrokken warmte wordt vervolgens afgegeven aan de achterzijde van de koelkast. Een warmtepomp werkt volgens hetzelfde principe, maar dan omgekeerd. De belangrijkste onderdelen hierbij zijn de verdamper, de compressor en de condensor. In de verdamper zit een vloeistof die onder zeer lage druk al verdampt. De temperatuur van buiten, van de aarde of van bronwater is al voldoende om de verdamping tot stand te brengen. De warmte die bij deze verdamping vrij komt wordt vervolgens samengeperst in een compressor. Omdat de damp wordt samengeperst wordt het kookpunt verhoogd. Dit zorgt er voor dat de damp warmer en vloeibaar wordt. De vloeistof komt uiteindelijk terecht in de condensor. Vanaf de condensor wordt de vloeistof via een warmtewisselaar gebruikt voor het warme tapwater of voor verwarming van de woning.

Er zijn verschillende soorten warmtepompsystemen op de markt. Hierbij wordt een onderscheid gemaakt in de volgende soorten:

• Grond/water warmtepompsysteem;
• Water/water warmtepompsysteem;
• Lucht/water warmtepompsysteem;
• Lucht/lucht warmtepompsysteem;
• Hybride warmtepompen;
• Warmtepomppanelen.

Grond/water warmtepompsysteem
Bij een grond/water warmtepompsysteem (ook wel gesloten Warme Koude Opslagsysteem genoemd) wordt de warmte of kou uit de grond gehaald. De warmte die uit deze bron gehaald wordt, kan door middel van een verticale- of een horizontale grondwarmtewisselaar worden onttrokken.

Bij een verticale grondwarmtewisselaar gaat een aantal buizen verticaal de grond in. Door deze buizen stroomt een vloeistof. Deze vloeistof neemt de warmte van de verschillende grondlagen op en transporteert dit naar de woning. De onttrokken warmte uit de bodem wordt door een warmtepomp omgezet (aan de hand van de verdamper, de compressor en de condensor) in een nog hogere temperatuur. Deze warmte wordt vervolgens gebruikt om (deels) te voorzien in de warm water behoefte in de woning voor verwarming en warm tapwater.

De horizontale grondwarmtewisselaar is horizontaal onder de grond verwerkt en heeft hetzelfde werkingsprincipe als de verticale grondwarmtewisselaar. Echter vraagt een horizontaal systeem wel veel meer ruimte (oppervlak). In een enkel geval kan dit een goedkopere oplossing zijn. De grondwarmtewisselaar wordt in de vorm van een horizontaal buizennetwerk aangelegd onder de grond.

Een grond/water warmtepompsysteem wordt ook wel een ‘gesloten bron’ genoemd en kan zowel individueel als collectief worden toegepast.

Water/water warmtepompsysteem
Bij een water/water warmtepompsysteem (ook wel open Warme Koude Opslagsysteem genoemd) wordt de warmte uit een waterbron (acquifer) gehaald. Hiervoor zijn twee bronnen nodig, een warme bron en een koude bron. De warmte of kou die uit de bron wordt gehaald wordt gebruikt voor verwarming of koeling van de woning. Om warmte uit grondwater te halen wordt allereerst het grondwater opgepompt. Vervolgens wordt de warmte onttrokken uit het grondwater en daarna weer afgegeven aan de andere grondwaterbron. Na ongeveer een half jaar wordt de circulatierichting omgedraaid. De onttrokken warmte wordt door de warmtepomp (middels de verdamper, de compressor en de condensor) omgezet in warmte voor warm water. De water/water warmte pomp wordt ook wel een ‘open bron’ genoemd en is doorgaans geschikt voor collectieve systemen.

Lucht/water warmtepompsysteem
Bij de lucht/water warmtepomp wordt door middel van een ventilator de buitenlucht aangezogen. Een warmtewisselaar zorgt er vervolgens voor dat de energie (warmte) wordt onttrokken uit de buitenlucht. De onttrokken energie wordt doormiddel van de verdamper, de compressor en de condensor omgezet in warmte voor warm water. De lucht/water warmtepomp wordt veel toegepast in de bestaande bouw, maar kan ook toegepast worden om een zwembad op temperatuur te krijgen. 

Lucht/lucht warmtepompsysteem
Bij een lucht/lucht warmtepomp wordt net als bij de lucht/water warmtepomp de energie opgenomen door middel van een ventilator met warmtewisselaar. Deze warmtewisselaar onttrekt de warmte uit de aangezogen buitenlucht. De ruimte die u wenst op te warmen wordt opgewarmd met een luchtblazer. De lucht/lucht warmtepomp heeft min of meer dezelfde werking als een airconditioning, maar dan andersom. Dit systeem wordt veel toegepast in studio's of hotelkamers omdat dit systeem goed geschikt is om één ruimte te verwarmen of te koelen. Deze warmtepomp is makkelijk te plaatsen en daarom goed toepasbaar bij de bestaande bouw. Het rendement is echter wel lager dan de andere warmtepompen.

Hybride warmtepompen
Naast de bovenstaande warmtepompen bestaan er ook hybride warmtepompen. Een hybride warmtepomp zal altijd worden geschakeld met een naverwarmer zoals bijvoorbeeld een Cv-ketel. Hierdoor is er sprake van twee soorten brandstoffen waarmee een woning van warmte wordt voorzien: bijvoorbeeld elektriciteit en gas. Dit noemt men een hybride systeem. Er bestaan verschillende soorten hybride warmtepompen. In de bestaande bouw wordt de hybride lucht/water warmtepomp veel toegepast, maar het is ook mogelijk om de MV-box (ventilatiebox) te vervangen door een ventilatieluchtwarmtepomp/warmtepompboiler.

Warmtepomppanelen
Een warmtepomppaneel is een speciaal type PVT paneel dat werkt in combinatie met een warmtepomp. Warmtepomppanelen zijn aan de bovenzijde uitgerust met een zonnepaneel (PV) dat elektrische energie opwekt. De achterzijde van het paneel bestaat uit een warmtewisselaar die warmte uitwisselt met de buitenlucht, dit gedeelte wekt thermische energie op (T). De warmtepomppanelen werken in principe als een grote buitenunit die warmte uit de buitenlucht onttrekt. Gedurende de dag kan tevens een grote hoeveelheid warmte uit dag- en zonlicht worden benut. Het afvoeren van de warmte achter de panelen (warmtewisselaar) komt ook ten goede van de zonnepanelen (PV) die een beter rendement hebben wanneer de temperatuur van het paneel niet al te hoog oploopt. De elektrische energie die noodzakelijk is om de warmtepomp te laten draaien wordt door de zonnepanelen opgewekt.

Omdat een warmtepompsysteem werkt met de afgifte van lage temperaturen wordt het sterk aangeraden om een warmtepompsysteem te combineren met een laag temperatuur afgiftesysteem. Door een warmtepomp te combineren met lage temperatuur afgiftesystemen is het rendement vele malen hoger. Enkele voorbeelden van lage temperatuur warmte afgiftesystemen zijn:

• Wandverwarming;
• Vloerverwarming;
• Lage temperatuur radiatoren;
• Lage temperatuur convectoren;
• Lage temperatuur luchtverwarming.

Van bovenstaande afgiftesystemen wordt over het algemeen vloerverwarming het meest toegepast in combinatie met een warmtepomp. Bij een lucht/lucht warmtepomp wordt de verwarmde lucht via een luchtdistributiesysteem afgegeven aan de ruimte.

Voor de aanleg van de bodemsystemen geldt een meldingsplicht bij de gemeente. Deze meldingsplicht is vooral bedoeld om zicht te houden op het aantal en de locatie van bodemsystemen.

Voor de aanleg van bodemsystemen in waterwingebieden gelden aparte verordeningen. Als uit ons vooronderzoek blijkt dat de gewenste boorlocatie in een waterwingebied ligt, kan dit van invloed zijn op de realisatie van een bodemsysteem. Via WKO Tool is te zien of een bepaalde locatie in een waterwingebied ligt.

Wat betreft de buitenunit van een lucht-water warmtepomp is dit afhankelijk van een aantal variabelen. Bijvoorbeeld of de buitenunit zichtbaar is van de openbare weg. Over het algemeen is een buitenunit van een warmtepomp in de voortuin of een naar openbaar gebied gekeerd erfdeel van meer dan 1 meter hoog, met of zonder ombouw is vergunningsplichtig, met daarbij een welstandsbeoordeling tenzij geen redelijke eisen van welstand van toepassing zijn. Per gemeente kan dit verschillen. Via www.omgevingsloket.nl is het mogelijk een vergunningscheck uit te voeren. 

In het geval van een volledig elektrische opstelling (zonder gasaansluiting) dient er rekening te worden gehouden met een buffervat en de warmtepomp zelf. In de praktijk zal dit betekenen dat er twee vierkante meter aan oppervlakte gereserveerd moet worden. Er zijn echter ook systemen beschikbaar waarbij de warmtepomp en het buffervat geïntegreerd in een kast verwerkt zijn. Hierbij is de benodigde oppervlakte minder. In de basis is een buffervat veelal 1 meter breed en 1 meter diep. Er dient rekening mee gehouden te worden dat dit buffervat wel door de kozijnopening past. Afwijkende maten zijn mogelijk, maar de prijzen van deze vaten zijn vaak hoger.

Een installatie met een lucht-water warmtepomp kan op de zolder worden ingericht. Probeer de leidingafstanden tot de tapwaterpunten zo kort mogelijk te houden. Bij de keuze voor een grond-water warmtepomp zal de technische ruimte op de begane grond (onderste woonlaag) ingericht moeten worden vanwege de grondbronnen.

De te verwachten levensduur van een warmtepomp is circa 15 tot 20 jaar bij ‘normaal gebruik’. In de praktijk blijkt echter dat warmtepompen vaak langer mee kunnen gaan. Dit is afhankelijk van meerdere factoren zoals bijvoorbeeld het aantal draaiuren en opstartmomenten. Het laten plegen van een jaarlijkse inspectie is aan te raden, zie de vraag: welk onderhoud is nodig aan de warmtepomp?

Normaal gesproken is er weinig tot geen onderhoud nodig aan een warmtepomp. Het valt aan te bevelen om jaarlijks een inspectie uit te laten voeren, vergelijkbaar met de jaarlijkse inspectie aan een Cv-ketel. De kosten van een onderhoudscontract zijn vergelijkbaar met de kosten van een onderhoudscontract voor een Cv-ketel, uiteraard kunnen prijzen hiervan verschillen per installateur.

De levensduur van de bronnen wordt ingeschat op minimaal 25 à 35 jaar.

Het rendement van een warmtepomp is afhankelijk van meerdere factoren, waarvan de bron mogelijk de belangrijkste is. Zo heeft een grond-water warmtepomp een hoger rendement dan een systeem met de buitenlucht als bron. De buitenlucht varieert namelijk in temperatuur, terwijl de grond altijd een constante temperatuur heeft. Ook de benodigde afgiftetemperatuur, het al dan niet toepassen van een elektrisch verwarmingselement en de bèta factor spelen hierbij een belangrijke rol. De efficiëntie van een warmtepomp drukt men uit in de (S)COP factor. Dit staat voor (Seasonal) Coëfficiënt Of Performance. Een voorbeeld van een warmtepomp met een SCOP/rendement van 4: wanneer men 1 kWh aan energie in het proces stopt, zal de warmtepomp 4 kWh aan energie/warmte produceren. Bij een lucht-water warmtepomp is het belangrijk om te kijken naar de SCOP in plaats van de COP. Aangezien de buitenlucht (bron) in temperatuur fluctueert per seizoen geeft de SCOP het gemiddelde rendement aan over een jaar. 

Een transmissieberekening wordt ook wel (warmte) transmissieberekening of warmtebehoefte berekening genoemd. Middels deze berekening kan exact worden nagegaan welk verwarmingsvermogen (kW) nodig is om de woning bij extreme temperaturen op een comfortabel niveau te houden, maar ook wat de benodigde energie is die nodig is voor de woning. In deze berekening wordt gekeken naar het verlies van warmte van binnen naar buiten. Alle factoren die hierin een rol kunnen spelen worden meegewogen. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan de isolatiewaarden (Rc-waarden), gebruiksoppervlakte, ventilatiesysteem, tapwaterverbruik, type warmteafgiftesysteem, et cetera.

Uit een transmissieberekening (zie de vraag Wat is een transmissieberekening?) blijkt welk vermogen benodigd is om een woning bij extreme temperaturen op een comfortabel niveau te verwarmen. Bij een (aan/uit) grond-water warmtepomp wordt in de praktijk meestal ervoor gekozen een lager vermogen warmtepomp te installeren dan uit deze transmissieberekening komt. Dit noemt men de bèta-factor. In Nederland zal dan worden gekozen voor een bèta-factor van 0.8. Dit houdt in dat de bron en warmtepomp worden ingezet op 80% van het maximaal benodigde vermogen. Omdat dagen met extreme koude (- 10 graden Celsius) in Nederland niet vaak voor komen (3% van de dagen) zal de warmtepomp 97% van de dagen genoeg vermogen hebben om de woning comfortabel warm te stoken. Op de extreme dagen zal een elektrisch verwarmingselement bijspringen. Een modulerende warmtepomp (een lucht-water warmtepomp is vrijwel altijd modulerend) zal een bèta factor van 1 (100% dekking) worden gekozen.  

Om een optimaal rendement van de warmtepomp te realiseren is het nodig om te werken met laag temperatuurverwarming. Normale radiatoren werken op basis van een hoge aanvoertemperatuur van circa 60 tot 80 graden Celsius. Dit zal een warmtepomp niet (efficiënt) kunnen leveren. Laag temperatuurverwarming, zoals vloerverwarming, werkt op basis van circa 35 graden Celsius. Er zijn ook laag temperatuur radiatoren op de markt verkrijgbaar. Deze radiatoren hebben het uiterlijk van ‘normale’ radiatoren, maar hebben bijvoorbeeld een groter afgifteoppervlak zodat er toch genoeg warmte afgegeven kan worden aan de ruimte. Indien er geen laag temperatuur warmteafgiftesysteem in de woning aanwezig is, kan worden overwogen om een hybride warmtepomp te installeren. Voor meer informatie over de hybride warmtepomp zie de vraag 'Welke warmtepompsystemen zijn er?'.

De buitenunit van een lucht/water warmtepomp maakt circa 50 à 65 dB(A) geluid. Dit is te vergelijken met een koelkast. In de praktijk blijkt dat dit geluid niet erg storend is, maar indien het buiten stil is (bijvoorbeeld ’s nachts) kan dit wel als hinderlijk worden ervaren. Bij het bepalen van de locatie van een buitenunit bij een lucht-water warmtepomp is het ook verstandig om rekening te houden met de buren. Er zijn ook speciale 'suskasten' die om een buitenunit heen geplaatst kunnen worden. Deze kasten zorgen er voor dat het geluid van de buitenunit wordt gedempt zonder dat dit effect heeft op het rendement van het systeem.

Wanneer een woning is voorzien van een warmte-afgiftesysteem dat werkt op basis van hoge temperaturen (60 tot 80 graden Celsius), dan zal eerst moeten worden gekeken naar het warmte afgiftesysteem. Het is goed mogelijk dat de capaciteit van het warmte-afgiftesysteem na het isoleren van de woning voldoende is om de woning te verwarmen op basis van lage temperaturen (maximaal 55 graden Celsius). Dit is een kwestie van uitproberen, het is mogelijk om de aanvoertemperatuur van de Cv handmatig lager te zetten (let op! Laat de temperatuur van het warme tapwater boven de 60 graden staan!). Dit kan stapsgewijs tot er wordt gemerkt dat de woning niet goed (genoeg) meer op temperatuur komt of dat de woning niet snel genoeg op temperatuur komt. Dan kan uiteraard de aanvoertemperatuur weer wat naar boven gezet worden. Op deze manier is een optimale aanvoertemperatuur te realiseren. Hierbij dient ook de instelling van de thermostaat aangepast te worden. Bij het verwarmen van een woning op lage temperaturen zal de woning niet snel op temperatuur komen wanneer de thermostaat bij afwezigheid of ’s nachts op een lage temperatuur wordt gezet. Vandaar dat bij laag temperatuur systemen de nachtverlaging niet wordt toegepast, maar de thermostaat als ondergrens op 17,5 à 18 graden wordt gezet.

Wanneer blijkt dat (na het isoleren van de woning) de woning niet warm genoeg wordt met het huidige warmte-afgiftesysteem, dan zal eerst wat moeten worden gedaan aan het verbeteren van het warmte-afgiftesysteem. Er zou bijvoorbeeld een radiator bij geplaatst kunnen worden. Ook het aanleggen van vloerverwarming is hiervoor een optie of het plaatsen van lage temperatuur radiatoren/convectoren.

De lucht-water warmtepomp is op te splitsen in twee typen:

1. De monoblock
2. De split-unit

Het verschil tussen beide warmtepompen heeft onder andere te maken met de locatie van de verdamper en condensor. Bij de monoblock uitvoering zit zowel de verdamper als de condensor in de buitenunit. De buitenunit is bij de monoblock uitvoering een stuk groter dan bij een spit-unit. Bij de split-unit zit de verdamper buiten en de condensor binnen (bij verwarmen, bij het koelen is dit andersom).

Bij een monoblock systeem worden geen koelleidingen gebruikt en is het aan te raden om de buitenunit zo dicht mogelijk tegen de woning aan te zetten. Doordat er niet met koelleidingen wordt gewerkt is er geen speciaal certificaat (STEK) nodig om montage- en onderhoudswerkzaamheden te mogen verrichten. Bovendien is in de bestaande bouw de ruimte in de woning vaak beperkt, waardoor het handig kan zijn om het grootste gedeelte van de warmtepomp buiten te plaatsen.

Bij een split-unit systeem worden tussen het binnen- en buitengedeelte koelleidingen aangebracht. Het voordeel hiervan is dat de buitenunit verder weg van de warmtepomp geplaatst kan worden. De montage- en onderhoudswerkzaamheden moeten wel door een (STEK) gecertificeerde installateur verricht worden.

Het rendement van een split-unit systeem ligt wat hoger ten opzichte van het monoblock systeem.

   
De bovenstaande afbeeldingen tonen een monoblock buitenunit (links) en een split-unit buitenunit (rechts).

Een ventilatiesysteem met WTW zorgt er voor dat er veel minder energieverlies plaats vindt door ventilatie. Ten opzichte van natuurlijke ventilatie (ventilatieroosters) zal een WTW systeem tot +/- 95% van de warmte van de uit te blazen vervuilde binnenlucht afgeven aan de binnen te halen (koude) buitenlucht. Dit zal betekenen, met een buitentemperatuur van 0 graden Celsius en een binnentemperatuur van 20 graden Celsius, dat de warmtepomp de lucht slechts 1 tot 2 graden zal hoeven op te warmen. Bij de keuze voor een natuurlijk ventilatiesysteem zal de binnenkomende koude buitenlucht van 0 naar 20 graden opgewarmd moeten worden. Hierdoor kan een warmtepomp met een balansventilatiesysteem met WTW tot 25% kleiner uitgevoerd kunnen worden. Dit kan een enorme besparing betekenen op de uitgave aan een warmtepomp. Zie voor meer informatie onze pagina's over centrale balansventilatie en decentrale balansventilatie.

Bovendien kan bij de combinatie van vloerverwarming (lage temperatuurverwarming) en ventilatieroosters comfortklachten ontstaan. In veel bestaande woningen met radiatoren (hoge temperaturen) staat de radiator voor het ventilatierooster. Hierdoor zal de radiator een hitteschild opwerpen, waardoor de koude lucht van de ventilatieroosters niet diep de woning in kan blazen, maar als het ware wordt opgevangen. Bij vloerverwarming is dit niet het geval en bij een onfortuinlijke plaatsing van de ventilatieroosters kan dit voor comfortklachten zorgen. Dit kan tot gevolg hebben dat de bewoners de roosters dicht zetten, waardoor de binnen luchtkwaliteit achteruit gaat.

Om te controleren of er op dit moment subsidie is voor het aanschaffen van een warmtepomp kan je de subsidiecheck doen op onze website.

Het geluid van een buitenunit van een lucht-water warmtepomp is een veelbesproken onderwerp. Dit betreft altijd maatwerk en de ideale opstelplaats bestaat daardoor niet. Bespreek daarom altijd goed van te voren door met de installateur wat wel en niet mogelijk is in uw situatie. Ondanks dat er geen standaad oplossing is, geven wij u graag een aantal aandachtspunten mee om rekening mee te houden. In een ideale situatie worden de volgende aandachtspunten zoveel mogelijk aangehouden:

- Plaats de buitenunit van een luchtwarmtepomp minimaal 35 centimeter van de muur. De achterkant van de buitenunit moet vrij zijn om warme lucht te kunnen aanzuigen. Ook in verband met onderhoud en service is deze afstand verstandig.
- Let op de uitblaas van de buitenunit. Die moet minimaal 3 meter en vrij zijn. Dat betekent dat er voor de unit geen muurtjes of dichte heggen mogen staan.
- Plaats een buitenunit minimaal 25 centimeter boven de grond om condensvorming aan de onderkant te voorkomen.
- Als de buitenunit op een plat dak geplaatst wordt, kies dan voor rubberen opstelblokken om te voorkomen dat trillingen worden doorgegeven aan deconstructie. Of hang de unit aan de gevel boven het plat dak.
- Let er bij de plaatsing van de buitenunit op dat deze niet te dicht bij slaapkamerramen staat.
- Een luchtwarmtepomp ontdooit bij hoge luchtvochtigheid en een lage temperatuur, waardoor een condenswolk ontstaat. Om die reden is het verstandig de unit niet voor een raam te plaatsen.
- Houd minimaal anderhalve meter afstand tot de erfgrens van de buren bij de plaatsing van de buitenunit. Dit voorkomt overlast voor de buren.
- Om het geluidsniveau van de buitenunit te beperken kan het in sommige gevallen slim zijn om het warm tapwater op een andere manier te maken zodat de buitenunit minder hard hoeft te werken.
- Let op met veel harde oppervlakken in de tuin. Dit kan het geluid van de buitenunit versterken.
- Omkasting van de buitenunit kan het geluidsniveau flink beperken, maar het is relatief duur. Let er bovendien op dat de omkasting het functioneren van de buitenunit niet beperkt.

Bron: https://www.gawalo.nl/

Het kan natuurlijk voorkomen dat jouw vraag over warmtepompen er (nog) niet tussen staat. Neem telefonisch contact op met één van onze adviseurs op 072 - 743 39 56 of stuur ons een email met jouw vraag via het contactformulier, dan helpen wij je zo snel mogelijk!