Hoog rendement op spaargeld door duurzaam investeren

Een warmtepomp is een vereiste voor een energieneutrale woning

De techniek van een warmtepomp is relatief eenvoudig: je haalt warmte van buiten om je huis binnen mee te verwarmen. In landen als Duitsland en in de Scandinavische landen worden warmtepompen al veel langer gebruikt en is vaak een onderdeel bij het ontwerp van een woning.

Een warmtepomp is eigenlijk een omgekeerde koelkast. Bij een koelkast wordt de warmte uit de koelkast naar buiten getrokken, een warmtepompinstallatie haalt deze natuurlijke warmte van buiten om juist binnen te benutten voor warmte in een woning.

Hoe werkt een warmtepomp?

De werking van een warmtepomp wordt vaak niet goed begrepen. Wij zullen proberen dit zo eenvoudig mogelijk uit te leggen. Allereerst een praktijkvoorbeeld dat we allemaal kennen.

Als je lucht samenperst door het ventiel van je fietspomp met je duim bijna dicht te drukken, dan wordt je duim heet. Als je een spuitbus leeg spuit, is het ontsnappende gas koud.  Dat is wat er met gas gebeurd: als je het samenperst wordt het heet, als het daarna uitzet, wordt het koud.

Eigenlijk heeft iedereen al een warmtepomp in huis: de koelkast. Deze werkt volgens het hierboven beschreven principe: een pomp zuigt gas uit de buisjes in het vriesvak. Door het zuigen zet het gas uit en dus koelt het daar af. Daarna perst de pomp het gas samen in de zwarte spiraal die aan de achterkant buiten de koelkast zit. Door dit samenpersen wordt het gas warm en koelt weer af omdat de spiraal zijn warmte afgeeft aan de lucht. De pomp zuigt het gas daarna weer door een klein gaatje het vriesvak in. Wat er dus gebeurt is dat het gas warmte uit het vriesvak haalt en dit via de spiraal achter de koelkast de lucht in pompt.

Bij een warmtepomp voor verwarming werkt het andersom: er wordt met hetzelfde principe warmte uit de bodem of aan de buitenlucht onttrokken en afgegeven aan de binnenruimte.

Een circulerende vloeistof onttrekt warmte uit de lucht-, bodem- of waterbron waardoor er in de warmtepomp een vloeistof verdampt. Deze damp wordt door een compressor samengedrukt waardoor de temperatuur van de damp verder stijgt. Vervolgens wordt de warmte via een warmtewisselaar (condensor) afgegeven aan het water van de centrale verwarming. De damp koelt hierdoor af en zal gaan condenseren tot vloeistof. Het expansieventiel verlaagt de druk zodat de damp volledig condenseert tot vloeistof. De kringloop begint weer opnieuw.

Ook als het buiten bijvoorbeeld -5°C is, kan er warmte uit de buitenlucht worden gehaald door deze bijvoorbeeld af te koelen naar -10°C. Bekijk het maar eens omgekeerd: als lucht van -10° naar -5° moet worden opgewarmd, moet je er een bepaalde hoeveelheid warmte (energie) in stoppen. Andersom kun je dezelfde hoeveelheid energie uit de lucht halen wanneer deze wordt afgekoeld van -5° naar -10°C.

Het leuke van dit proces is het rendement: door er 1 kW aan aandrijfvermogen in te stoppen kan een hoeveelheid “warmtegevend” vermogen van bijvoorbeeld 2 kW uit de buitenlucht worden opgenomen en er komt dan binnen in huis een hoeveelheid vermogen van 2 + 1 = 3 kW weer beschikbaar. Met andere woorden je stopt er 1 kW elektrisch in (energie voor de pomp) en je krijgt er (in dit voorbeeld) 3 kW aan warmte voor terug.

Er zijn verschillende soorten warmtepompen, elk gebaseerd op een andere warmtebron:

  1. Lucht
  2. Water
  3. Grond

 

Lucht: Lucht is de makkelijkst bruikbare en daardoor de goedkoopste bron. Deze methode werkt relatief eenvoudig door een warmte-wisselaar buiten te plaatsen, maar ook de binnen lucht (ventilatielucht) kan worden gebruikt als warmte-bron. Het rendement is echter relatie laag waardoor dit systeem het meest geschikt is voor het verwarmen van tapwater.

Omdat de buitenluchttemperatuur kan variëren van zo’n -15 °C tot + 35 °C, is het rendement van dit systeem wisselvallig. Bij vriesweer neemt het rendement van een warmtepomp af en zal er meer elektriciteit worden gebruikt om het huis behaaglijk te houden.

Water: oppervlaktewater (kanaal, meer, vijver, rivier) kan ook gebruikt worden als warmtebron. Dit kan wanneer men aan een voldoende groot waterlichaam woont. Aangezien slechts weinig mensen aan het water wonen en de lage wintertemperaturen wordt dit systeem in Nederland niet veel toegepast.

Grond: de methode met het hoogste rendement waarbij niet de grond zelf als warmtebron dient maar het water dat zich hierin bevindt. Droge grond alleen heeft vrijwel geen warmteopslagcapaciteit.

De temperatuur van het grondwater fluctueert tussen 10 en 15 °C. De warmtepomp onttrekt hieraan warmte door bodemlussen in de ondergrond.

Grondgebonden warmtepompsystemen verdeelt men in weer twee categoriën, de horizontale en verticale systemen:

Horizontaal: Hierbij worden de bodemlussen niet diep in de bodem aangebracht. Aangezien de watertemperatuur hier lager ligt dan diep in de grond (verticaal) zijn meerdere lussen en een grondoppervlakte van 1,5 à 3 maal de te verwarmen vloeroppervlakte nodig.

De eerste meters onder het aardoppervlak zijn nog sterk onderhevig aan de seizoenschommelingen. Op 1 meter diepte schommelt de bodemtemperatuur tussen 4 en 17 °C. Op 5 à 7 m diepte is die invloed bijna verdwenen en heeft de grond een temp. van 10 à 12 °C. Daarom is het wenselijk om de grondwarmtewisselaar (het buizenstelsel waardoor water en een antivriesproduct stroomt) minstens 1 m diep, en liefst nog dieper in de grond te leggen.

Het rendement van een warmtepomp is ook afhankelijk van de bodemstructuur. Hoe ‘vetter’ (klei) de grond is, hoe meer water hij vasthoudt en geschikter is voor de horizontale warmtepomp. Gezien de kleigrond is het westen van ons land hiervoor het meest geschikt.

Verticaal: hier worden aardsondes (buizen) diep in de grond geboord tot een laag met voldoende stromend grondwater is bereikt. Vaak is dit 50 tot 150 meter maar soms wel 300 m diep. De temperatuur van de aarde is op die diepte hoger. Deze warmte is afkomstig van zonnestraling, grondwater uit oppervlaktewater en door verwarming vanuit de aardkern.

Het rendement is hoog,  het systeem is in veel gevallen makkelijk te realiseren maar het is wel duur. Er is wel een nadeel aan dit systeem:  het moet het hele jaar door blijven draaien, anders als bij de lucht- en watergebonden systemen wordt hier de onttrokken hoeveelheid warmte niet automatisch aangevuld, maar moet actief naar de bron worden gebracht. Hierdoor zal in de zomer de warmtepomp overtollige warmte vanuit de woning moet onttrekken en die naar de bron onder in de grond moet transporteren, zodat er daar weer genoeg warmte aanwezig is om in de winter te kunnen onttrekken. Voor het wooncomfort is dit prettig (airco) maar het energieverbruik in de zomer is hierdoor wel verhoogd.

Vaillant (Website Vaillant) heeft over der werking van een warmtepomp een korte video op het web geplaatst:

Warmteafgiftesysteem

Hoe vindt verwarming van de woning door de warmtepomp plaats? Dit kan door warme lucht of warm water. In het algemeen wordt verwarming met water als prettiger ervaren.

Warmtepompen zijn het meest efficiënt bij lagere temperaturen (tot maximaal 65 °C). Hierdoor zullen de verwarmingselementen wel een voldoende groot warmte afgevend oppervlak moeten hebben.

Als een bestaande CV installatie door een warmtepomp wordt vervangen, dan zullen de daarbij behorende radiatoren soms onvoldoende groot zijn om voldoende warmte te kunnen leveren en moeten worden vervangen door grotere radiatoren. Een andere (waarschijnlijk betere) mogelijkheid is vloer- of muurverwarming.

Doordat radiatoren bij woningen die nog niet (goed) geïsoleerd waren/zijn berekend zijn op een flink warmteverlies kunnen deze vaak wel toereikend zijn voor een warmtepomp.

Wat levert een warmtepomp op?

Het rendement moet minstens 3,0 kW geproduceerde warmte per gekochte kW zijn. Een warmtepomp heeft natuurlijk het beste rendement bij lage afgifte temperaturen (zo klein mogelijk verschil tussen bron en doel temperatuur). Vloerverwarming leent zich hier goed voor. De betere installaties halen, op voorwaarde dat je een goede warmtebron hebt, tot 4,9 kW.

Verwarmen met behulp van een warmtepomp is het meest geschikt bij nieuwbouwwoningen. Vanaf het begin kan rekening gehouden worden met de situatie en gekozen worden voor het meest efficiënte systeem. Bij bestaande bouw is een warmtepomp installatie alleen interessant bij rigoureuze verbouwingen.

Hoe vindt de installatie van een warmtepomp plaats?

Een verwarmingssysteem met een warmtepomp bestaat doorgaans uit een warmtepomp met een buiten unit, al dan niet in combinatie met een binnen unit en het warmteafgiftesysteem (radiatoren, muur of vloerverwarming). Indien de warmtepomp ook de bereiding van warm tapwater moet verzorgen, komt daar een opslagvat bij van zo’n, 200 tot 500 liter.

warmtepomp-MilieuCentraal

Meer over warmtepompen op de website van Milieucentraal

Kan ik dat zelf?

Aanleg moet door een gespecialiseerd bedrijf gebeuren.

Wat zijn de kosten van een warmtepomp?

Een warmtepomp met lucht als bron en geïntegreerde of aparte HR-combiketel, kost afhankelijk van type en uitvoering, gemiddeld tussen de € 3.000,- tot € 7.000,-. Een warmtepomp met aardwarmte of het grondwater als bron, kost al snel circa € 16.000,-.

Valt er subsidie te verkrijgen?

Sinds 1 januari 2016 valt er een maximale subsidie van € 1.500,– te verkrijgen.

Wanneer heb ik de kosten eruit?

De besparingen op jaarbasis t.o.v. van een HR cv-ketel bedraagt tot 30 en 40%. Afhankelijk van het energieverbruik zal dit berekend moeten worden. Wij verwijzen hiervoor naar “wat zijn de kosten”.

 

Het investeringsbedrag van een warmtepomp is niet laag. Voordeel wel is dat u hiervoor subsidie kunt krijgen. Als u naast verwarmen ook uw huis in de zomer wilt koelen, kan deze investering interessant zijn. Laat u zich goed informeren of deze investering een overweging voor u kan zijn.

Warntepomp