OliNo

Duurzame Energie

Hoe werkt een warmtepomp

Geplaatst door Jeroen van Agt in Energiebesparing
Tags: ,
Geef een reactie

In de discussies over “van het gas los” komt de warmtepomp vaak naar voren als oplossing. Maar wat is een warmtepomp nu precies? Hoe werkt het? Welke types zijn er allemaal? Moet ik nog meer aanpassingen maken in mijn huis voordat ik een warmtepomp kan toepassen? Is een warmtepomp goedkoper dan gas? In dit artikel zal ik proberen deze vragen te beantwoorden?

De werking van een warmtepomp

Een warmtepomp is een elektrisch apparaat die zowel kan zorgen voor de verwarming van je huis als het maken van tapwater voor keuken / douche / bad. Omdat de warmtepomp een elektrisch apparaat is, gebruikt het geen gas en dus ideaal als je van het gas af wilt. De werking van een warmtepomp is vergelijkbaar met een omgekeerde koelkast. Een koelkast haalt de warmte uit de binnenkant van de koelkast, hierdoor koelt deze af, en deze warmte wordt weer afgegeven aan de achterkant van het de koelkast. Loop maar eens naar een koelkast en pak de metalen spiraal vast aan de achterkant van de koelkast, je zult merken dat deze warm aanvoelt.

Een warmtepomp werkt door warmte te halen uit de buitenlucht of de grond en deze af te geven aan het huis. Hiermee wordt de buitenlucht / grond afgekoeld en de warmte die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om water van het CV systeem op te warmen. Dit warm CV water kan dan weer gebruikt worden om het huis -of om een boiler voor tapwater op te warmen.

Warmtepomp met geïntegreerde boiler

Hoge efficiëntie

Bij een normale elektrische kachel wordt elke kWH elektrische energie 1-op-1 omgezet naar kWh warmte, oftewel een rendement van 100%. De verhouding tussen de hoeveelheid elektrische energie die nodig is en de daadwerkelijke hoeveelheid thermische energie die afgegeven wordt, wordt uitgedrukt met COP factor. Hoe hoger de COP hoe beter. Een elektrische kachel heeft een COP van 1.

Bij een warmtepomp hoeft er alleen warmte getransporteerd te worden (van buiten naar binnen) en deze warmte hoeft niet gemaakt te worden. Dit is veel efficiënter dan een elektrische kachel. Een goede warmtepomp kan zelfs een COP waarde hebben van 6. Dat betekend dat warmtepomp 6x zo zuinig kan werken als een elektrische kachel.

Een warmtepomp werkt het meest efficient als de afgeven temperatuur zo laag mogelijk is en als de temperatuur van de buitenlucht / grond niet te koud is. Een warmtepomp werkt het beste in combinatie met laag temperatuur verwarming. Daarom laten veel mensen vloerverwarming plaatsen of kiezen voor speciale Laag Temperatuur Verwarming (LTV) radiatoren. Voor de hoofdverwarming in het huis is vloerverwarming op basis van water interessant. Dit water wordt dan warm gemaakt door de warmtepomp. Voor kleine ruimtes, zoals een badkamer, die niet continue verwarmd hoeven te worden kan een elektrische vloerverwarming interessant zijn.

Typen warmtepompen

De twee meest populaire type warmtepompen zijn water-water en lucht-water.

Water-water warmtepomp

Een water-water warmtepomp werkt met diepe bronnen -of een groot horizontaal netwerk van gesloten leidingen onder de grond. Het water wordt rondgepompt naar de warmtepomp (die binnen staat). De warmtepomp haalt warmte uit het water waardoor dit water afkoelt. De warmte die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om het water in het CV systeem van het huis te verwarmen. Het afgekoelde water wordt weer teruggepompt naar buiten. De leidingen met water buiten onder de grond zijn zo lang (verticaal of horizontaal) dat het water weer opgewarmd wordt totdat het dezelfde temperatuur heeft als de grond eromheen. Je krijgt hiermee als het ware gratis warmte om het huis / boiler te verwarmen maar waarbij de grond buiten wel wordt afgekoeld. De warmte wordt weer aangevuld zodra het gaat regenen, passief gaat koelen of door eventueel aanwezige grondwaterstromen.

Het voordeel van een water-water warmtepomp is dat de waterleidingen zo diep onder de grond zitten (> 2.5 meter) dat de buitentemperatuur geen invloed heeft op de watertemperatuur. Het maakt niet uit of het buiten -30 of +30 graden is, de temperatuur van de grond op een diepte van meer dan 2.5 meter is constant rond de 10 graden. Hierdoor kan een water-water warmtepomp het hele jaar met hoge efficiëntie werken ongeacht de buitentemperatuur.

Een ander voordeel van een water-water warmtepomp is dat je deze ook kunt gebruiken om passief te koelen in de zomer. Je gebruikt dan het koude water uit de grond (via een warmtewisselaar) om het CV systeem af te koelen waardoor de vloer afkoelt en/of LTV radiatoren koele lucht gaan blazen. Dit kost weinig energie omdat je hiervoor alleen een grondpomp en circulatiepomp moet laten draaien. Hiermee kun je dus heel voordelig je huis afkoelen. Dit is veel goedkoper dan het gebruik van airco’s. Een extra voordeel is dat het warme water wat je terugstopt onder de grond ervoor zorgt dat de grond langzaam weer gaat opwarmen. Een gedeelte van deze warmte blijft achter in de grond en zorgt ervoor dat de warmtepomp in de winter met een hoger rendement kan draaien.

Het nadeel van water-water warmtepomp is dat je bronnen moet boren in je tuin en of een horizontaal leiding netwerk aan moet leggen in je tuin. Hierdoor is een water-water warmtepomp systeem duurder dan een lucht-water warmtepomp systeem.


Links: Boormachine die 3 putten van 90m diept geboord heeft. Rechts: Na afloop is hier niets meer van te zien.

Lucht-water warmtepomp

Een lucht-water warmtepomp haalt zijn warmte uit de buitenlucht. De warmte die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om het water in het CV systeem van het huis te verwarmen.

Het voordeel van een lucht-water warmtepomp is de aanschafprijs. Omdat je voor dit systeem niet hoeft te boren of graven in je tuin is dit systeem goedkoper in aanschaf en minder ingrijpend ten opzichte van een water-water warmtepomp systeem.

Het nadeel van een lucht-water warmtepomp is dat deze minder efficient gaat werken als het buiten kouder wordt. Hierdoor gebruikt een lucht-water warmtepomp op jaarbasis meer stroom dan een vergelijkbaar water-water warmtepomp. Maar een goede lucht-water warmtepomp is nog steeds goedkoper in gebruik van een HR gasketel en de investering verdient zichzelf terug.


De buiten-unit van een lucht-water warmtepomp

Slim je boilerwater verwarmen

Zoals hierboven verteld werkt een warmtepomp het meest efficient als de afgifte watertemperatuur zo laag mogelijk is. Daarom is het interessant om de boiler temperatuur zo laag mogelijk te houden. Voor een lekker warmtecomfort voor douchen / bad is een boiler van 50 graden vaak meer dan voldoende. Echter bij deze temperatuur kan er legionella bacterie groeien in de boiler door warm stilstaand water. Als deze legionella bacterie in het sanitair water terecht komt dan is dat gevaarlijk. Dit probleem kan opgelost worden door 1x per week de boiler elektrisch (met een verwarmingsspiraal) te verwarmen naar 65 graden. De legionella bacterie gaat hierdoor dood. Echter het nadeel hiervan is dat dit elke week flink wat extra stroom kost.

Een andere, slimmere manier, is door de boiler niet rechtstreeks te koppelen aan het sanitair water maar er een extra warmtewisselaar tussen te zetten. Hierdoor komt het boilerwater, waar potentieel de legionella bacterie in kan zitten, nooit rechtstreeks in contact met het sanitairwater. Alleen de warmte uit de boiler, wordt via een warmtewisselaar, afgeven aan het verse sanitairwater. Met dit systeem hoef je dus niet elektrisch bij te verwarmen en dat scheelt in de elektriciteitskosten.

Subsidies

Op de aanschaf van een warmtepomp zit subsidie. De hoogte van het subsidiebedrag is afhankelijk van het soort apparaat en de energieprestatie. Voor warmtepompen ligt deze indicatief tussen de € 500 en € 2.500. Meer informatie vindt je hier: subsidie warmtepompen

Besparing

Aardgas is per kWh energie goedkoper dan elektriciteit. Daarom is het goedkoper om op gas te verwarmen dan met een elektrische kachel. Echter door het hoge rendement van een warmtepomp is een warmtepomp goedkoper in gebruik dan gas. Hier is de berekening:

Het prijs van het gas bestaat uit de volgende kosten. Bron: Nuon / Vattenfall April 2019.

Variabele kosten Gas
Type Prijs per m3
Leveringskosten € 0,31412
Energiebelasting € 0,35469
Opslag Duurzame Energie € 0,06340
Totaal € 0,73
Vaste kosten Gas
Type Prijs
Vaste leveringskosten € 59.96
Capaciteitsafhankelijk transporttarief € 88,26
Jaarlijkse aansluitkosten € 34,68
Vastrecht transport € 21,78
Meterhuur € 25,89
Totaal € 230,57

Het prijs van het elektriciteit bestaat uit de volgende kosten

Variabele kosten Elektriciteit
Type kosten Prijs per kWh
Leveringskosten € 0,07187
Energiebelasting € 0,11934
Opslag Duurzame Energie € 0,02287
Totaal € 0,21

Gronings aardgas levert bij verbranding gemiddeld een energetische waarde van 31,65 MJ/m³ (onderwaarde) aan energie. Dit komt overeen met ongeveer 8,8 kWh/m3. Bij een gemiddeld omzettingsrendement (ruimteverwarming + tapwater) van 85.9% door HR ketel blijft hiervan 7,56 kWh over.

Het gemiddelde gasverbruik per jaar in NL is 1470 m3 gas per huishouden. De jaarlijkse kosten zijn dan 1470 m3 x € 0,73 + €230,57 = €1304,-

Die 1470 m3 gas levert 1470 m3 x 7,56 kWh = 11113 kWh aan thermische energie. Als we overschakelen naar een warmtepomp dan moet de warmtepomp dezelfde hoeveelheid thermische energie op jaarbasis gaan leveren. Een goede warmtepomp heeft een seasonal COP (gemiddeld over 1 jaar) van 3,5 (of hoger). Dat betekend dat de warmtepomp 11113 / 3,5 = 3175 kWh per jaar aan stoom verbruikt. De variable kosten hiervoor zijn 3175 kWh x €0.21 = €667,- Als je warmtepomp gebruikt met een hogere COP, zoals een water-water warmtepomp, dan zal de besparing nog hoger zijn.

Conclusie

Bij het overschakelen van aardgas naar 100% elektrische verwarming via een warmtepomp bespaar je gemiddeld €637,- per jaar. Het is de verwachting dat de overheid gas zwaarder gaat belasten in de toekomst en dan zal de jaarlijkse besparing alleen nog maar groter worden. Een investering in een warmtepomp verdient zichzelf dus vanzelf terug.

2 Reacties to “Hoe werkt een warmtepomp”

  1. Stefan van der Eijk Says:

    Als je van stadsverwarming overstapt naar een warmtepomp bespaar je meer. Het ziet er naar uit dat wij onze warmtepomp binnen 6 jaar terugverdienen. Zie http://bit.ly/2zntZeJ vanaf slide 19.

  2. Henk Richards Says:

    Mooie bijdrage, lijkt me heerlijk om ooit van de stadsverwarming af te kunnen. Mag je alleen loodrecht boren of bv ook schuin recht onder het woongedeelte vanwege een kleine achtertuin? Kun je zelf ook berekenen hoeveel boringen en hoe diep je moet boren (postcode/bodemsamenstelling)? Afstand tot de buren? Dit wordt weer een avondje Googlen :-).

Geef een reactie

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in