Warmtepompen

1. Wat is een warmtepomp?

Een warmtepomp is een apparaat dat warmte verplaatst. Een voorbeeld van dit principe is te vinden in een koelkast. In een koelkast wordt de warmte die zich in de koelkast bevindt naar buiten verplaatst. In de koelkast daalt de temperatuur en buiten de koelkast wordt de warmte aan de lucht afgegeven. Dit is voelbaar aan de achterkant van het apparaat. De warmtepomp werkt door middel van een elektrische compressor of een gasmotor.

De warmtepomp die wordt gebruikt om kantoor- of bedrijfspanden te verwarmen is in feite een omgekeerde toepassing van de warmtepomp in de koelkast. Buiten het pand wordt warmte onttrokken aan de lucht, de bodem, het grondwater of oppervlaktewater, binnen het pand wordt warmte afgestaan om het pand te verwarmen.

Bij warmtepompen wordt onderscheid gemaakt tussen drie systemen. Ten eerste zijn er de lucht/luchtwarmtepompen, deze halen de warmte uit de buitenlucht en geven dit af aan de binnenlucht. Ook is het mogelijk dat warmte wordt onttrokken uit afgevoerde ventilatielucht en vervolgens gebruikt wordt om toevoerlucht te verwarmen. Lucht/waterwarmtepompen onttrekken warmte uit de buitenlucht en geven dit af aan het water in het CV-systeem. De water/water­warmtepompen onttrekken warmte uit de bodem, uit grond- of oppervlaktewater en geven dit af aan de CV-installatie. Een systeem wordt hierbij ‘open bron’ genoemd als het systeem in open verbinding staat met het grond- of oppervlaktewater om hieruit warmte te onttrekken. Een systeem wordt ‘gesloten bron’ genoemd als de warmte-uitwisseling met de bodem via een warmtewisselaar geschiedt.

Warmtepomp

2. Wat is het rendement van een warmtepomp?

Warmte stroomt van een plek met een ‘hogere’ temperatuur naar een plek met een ‘lagere’ temperatuur. Een warmtepomp doet het tegenovergestelde: het verplaatst de warmte van een plek met een ‘lagere’ temperatuur (de koude buitenlucht) naar een plek met een ‘hogere’ temperatuur (de binnenlucht). Om dit in gang te zetten is aandrijving nodig van een compressor. Er zijn in het proces drie verschillende energiestromen:
 

  • De warmte die in het kantoor- of bedrijfspand aan de binnenlucht wordt geleverd.
  • De warmte die aan de bron wordt onttrokken.
  • De energie die aan de compressor wordt geleverd om de warmtepomp aan te drijven.


De eerste energiestroom is de opbrengst. De tweede en derde energiestroom zijn de ingangsstromen (de ‘kosten’). Omdat echter de tweede energiestroom feitelijk ‘gratis’ is, wordt deze niet meegenomen met het rendement.

Het rendement van de cyclus wordt de Coefficient Of Performance (COP) genoemd. De COP is gelijk aan het quotiënt van enerzijds de warmte die aan het pand wordt geleverd en anderzijds de energie die de compressor verbruikt. Een COP van 1 betekent dat de warmtepomp net zo veel warmte afgeeft als de compressor aan energie opmaakt. De huidige elektrische warmtepompen hebben een COP die ligt tussen 3 en 5. Bij een COP van 3 geeft de warmtepomp drie maal meer warmte af dan het nodig heeft, het rendement is dan 300 procent. Dit hoge rendement betekent dat het apparaat zeer zuinig is. Daarnaast wordt het pand door het gebruik van omgevingsenergie op duurzame wijze verwarmd. Een systeem met een omkeerbare warmtepomp kan in de zomer ook koelen.


3. Wat bespaart een warmtepomp?

Om een warmtepomp te kunnen vergelijken met een Hr-ketel moet naast het elektriciteits- of gasverbruik van de warmtepomp rekening worden gehouden met het rendement van de elektriciteitsopwekking. Elektriciteit ontstaat door verbranding van kolen en gas. Elektriciteitsproductie heeft een rendement van ongeveer 42 procent. Er gaat dus bij dit proces bijna zestig procent van de energie verloren in restwarmte.

Een Hr-ketel heeft een rendement van 100 procent. Een snelle rekensom leert dat deze 100% gedeeld door de 42% rendement van elektrische opwekking, een waarde oplevert van 2,4. Een elektrische warmtepomp verbruikt dus minder energie dan een gasgestookte Hr-ketel op het moment dat een warmtepomp een COP heeft van minimaal 2,4. De gasgestookte warmtepomp heeft een rendement van 120 tot 140 procent. Dat is vergelijkbaar met een elektrische warmtepomp met een COP van 3 tot 3,5. Die installaties hebben een 20 tot 40 procent hoger rendement dan de beste Hr-ketels.

In de praktijk gebruikt een elektrische warmtepomp ongeveer 15 tot 25 procent minder energie dan een gasgestookte Hr-ketel. De uiteindelijke besparing met een warmtepomp is sterk afhankelijk van het kantoor- of bedrijfspand en het stookgedrag.

Door het hoge rendement is het energiegebruik van een warmtepomp laag. Bij het gebruik van een elektrische warmtepomp ten opzichte van een gasgestookte CV-ketel daalt de gasrekening en stijgt de elektriciteitsrekening. De elektriciteitsprijs ligt echter viermaal hoger dan de gasprijs, gerekend per energiehoeveelheid. Om deze reden zal een warmtepomp alleen tot lagere energiekosten leiden indien deze een hoge COP heeft.

Het is belangrijk dat het systeem goed is gedimensioneerd. Dit wil zeggen dat de benodigde verwarmingsvermogens goed zijn bepaald, dat de installatie goed ontworpen is en de warmtepomp op de juiste manier is aangelegd, geïnstalleerd en ingeregeld. In dat geval zal de totale energierekening van het systeem bij nieuwe panden gemiddeld 17% lager zijn dan de rekening van een vergelijkbaar pand met een HR107 combiketel.

4. Is er een speciaal soort verwarming nodig voor de installatie van een warmtepomp?

Hoe lager de temperatuur die de warmtepomp moet afgeven, hoe hoger het rendement. Daarom werkt een warmtepomp het beste in combinatie met Lage Temperatuur Verwarming (LTV), zoals vloer- of wandverwarming. Een LTV-systeem werkt met een lagere aanvoertemperatuur. In moderne, goed geïsoleerde panden met zogenaamde low-H2O radiatoren, vloer- of wandverwarming is een aanvoertemperatuur van 25°C al voldoende om de kantoor- of bedrijfsruimte op temperatuur te houden. Dit bespaart veel stookkosten.

5. Wat zijn de kosten van een warmtepomp?

Een individuele warmtepomp voor een Lage Temperatuur Verwarming kost al gauw vijf- tot negenduizend euro voor een klein pand. De aanschafprijs van een gasgestookte warmtepomp bedraagt ongeveer zevenduizend euro. Daar zijn de kosten voor aanleg van Lage Temperatuur vloer- of wandradiatoren nog niet bij opgeteld. Een lucht/waterwarmtepomp systeem kost gemiddeld achtduizend euro voor een klein pand. Een verwarmingssysteem met een elektrische water/waterwarmtepomp en een grondwaterbron kost gemiddeld twintigduizend euro, inclusief installatie.

De energierekening van nieuwe panden met een warmtepomp kan door het hoge rendement lager zijn dan de rekening van vergelijkbare panden met een HR107 combiketel. De hoge aanschafkosten van warmtepompen wegen echter in de bestaande bouw (nog) niet op tegen de lagere energie- en onderhoudskosten. Vanwege de hoge aanschafkosten is een warmtepomp voor een klein pand nog niet altijd rendabel. Bij toepassing in een groter pand verdient de hogere investering zich al wel terug. Het bedrijf bespaart dan op de kosten voor de warmtebron, de energie en het onderhoud.

De verwachting is dat dit in de nabije toekomst zal veranderen en dat het ook voor kleinere panden aantrekkelijk zal zijn om een warmtepomp te installeren. Dat zal mogelijk zijn omdat door massaproductie de apparaten steeds goedkoper worden. Daarnaast staan de ontwikkelingen op het gebied van warmtepompen niet stil en stijgt het rendement van nieuwe warmtepompen ook nog eens.

6. Wat voor ontwikkelingen zijn er op het gebied van warmtepompen?

De producenten van warmtepompen gaan verder met de ontwikkeling van het apparaat om een almaar hoger rendement uit de warmtepomp te krijgen. Een voorbeeld is de zogenaamde Ultra Hoog Rendement warmtepomp combiketel. Dit is een combinatie van een Hr-ketel en een warmtepomp.

Een warmtepompsysteem voor ruimteverwarming biedt de mogelijkheid om een zeer energiezuinig kantoor- of bedrijfspand te bouwen. Warmtepompsystemen kunnen worden geplaatst in combinatie met andere duurzame energiesystemen en energiezuinige klimaatinstallaties. Er zijn tal van mogelijkheden. Een combinatie van een combiwarmtepomp met een zonnecollector verlaagt het energieverbruik voor het warm tapwater. Door toepassing van warmteterugwinning (WTW) wordt er minder warmte verloren door ventilatie.

7. Waarom worden warmtepompen nog maar weinig toegepast?

Het gebruik van warmtepompen stijgt. De hoge investeringskosten vormen echter vaak een barrière. Daarnaast zorgen het uitgebreide gasnetwerk in Nederland en de lage gasprijs ervoor dat mensen toch kiezen voor een gasketel. Ook hebben mensen vertrouwen in de goed werkende en bekende gasketel.

Er ligt echter wel ruimte voor de opmars van warmtepompen. Goed geïsoleerde moderne panden lenen zich uitstekend voor LTV-verwarming. Deze werken zoals eerder gezegd zeer goed in combinatie met warmtepompen. Daarnaast worden er tegenwoordig veel panden zonder gasaansluiting gebouwd. Hierdoor kiezen bedrijven sneller voor de warmtepomp.

8. Hoe lang gaat een warmtepomp mee?

Als verwarmingssysteem is een elektrische warmtepomp zeer betrouwbaar. De installatie gaat minimaal zo lang mee als een CV-ketel. Bij normaal gebruik wordt een levensduur van vijftien tot twintig jaar verwacht. In de praktijk blijken veel warmtepompen ruim vijfentwintig jaar probleemloos te draaien.

9. Wat voor onderhoud vereist een warmtepomp?

Een warmtepompsysteem vergt niet veel onderhoud. Het vereist zelfs stukken minder onderhoud dan een CV-ketel. De warmtepomp bevat een compressor, maar verder geen bewegende delen of branders. Het is aan te raden om een onderhoudscontract af te sluiten met het bedrijf dat het warmtepompsysteem installeert. Daarbij wordt aangeraden om onder meer te letten op de volgende punten: 
 

  • Jaarlijkse kosten.
  • Responstijden bij storingen.
  • Mogelijkheden om storingen op afstand te analyseren en te verhelpen.

10. Is er een vergunning voor een warmtepomp nodig?

Afhankelijk van het soort bronsysteem waar de warmtepomp de warmte vandaan haalt kan een bepaalde vergunning nodig zijn: 
 

  • Er is geen vergunning nodig voor een warmtepompboiler die warmte terugwint uit ventilatielucht.
     
  • Om aan de buitenkant van een pand een luchtwarmtewisselaar te plaatsen voor een warmtepompboiler, is een bouwvergunning nodig. Soms is alleen melding bij de gemeente vereist. Dit hangt af van de plaats op het dak of aan de gevel.
     
  • Meestal maken bedrijven of wijken gebruik van grotere systemen. Voor open bronsystemen is bij deze grotere systemen een vergunning nodig van de provincie in het kader van de Grondwaterwet.

Trackback from your site.

Wilco Koster

Wilco Koster is onderzoeker bij Milieu Centraal. Hij is expert op het gebied van warmtepompen

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.

Blijf op de hoogte met de ClubGreen nieuwsbrief:

Lifestyle

Planet

Business