Gebouwgebonden: Isolatie | Bio-ketel | Elektrische ketel | Elektrische warmtepomp | Hybride warmtepomp | Infrarood panelen || Energiebronnen & -dragers: Aquathermie | Zonnewarmte | Aardwarmte | Warmte-Koude-Opslag (WKO) | Faseveranderingsmaterialen (PCM) | Groengas | Waterstof | Warmtekrachtkoppeling (WKK) | Restwarmte | Warmtenetten | Bio-energie voor collectieve verwarming || Overzicht
Wat is het?
Waar is het geschikt?
Hoe duurzaam is het?
Betrokken partijen
Stand van de techniek
Wat is het?
Een warmtepomp onttrekt warmte aan de bodem of buitenlucht en verplaatst die warmte naar het verwarmingssysteem binnen. Het jaarrendement (Seasonal Coëfficiënt of Performance, SCOP) van een volledig elektrische warmtepomp loopt uiteen van 2 tot 5 à 6. Dit betekent dat een warmtepomp 1 kWh elektriciteit omzet in 2 tot 5 à 6 kWh warmte. De warmtepomp is een extreem efficiënte techniek.
Een warmtepomp werkt meestal met een verwarmingstemperatuur van maximaal 45 tot 55 °C. Dat is lager dan de afgiftetemperatuur van een HR-ketel (ongeveer 80 °C). Door innovatie (bijvoorbeeld de toepassing van propaan als koudemiddel) zijn nu de eerste warmtepompsystemen tot 70 °C op de markt.
Een elektrische warmtepomp wordt door de lagere temperatuurverwarming eigenlijk altijd toegepast met de juiste isolatie (in het algemeen voldoet de schillabel B), een boilervat (voor de opslag van tapwater) en ventilatie-warmteterugwinning (wtw). Als de woning niet het juiste isolatie en kierdichting blijft de warmtevraag van de woning hoog en kan het comfort van de lage temperatuurverwarming niet optimaal zijn.
Hoe werkt een warmtepomp in principe?
Een warmtepomp onttrekt energie aan een warmtebron op een laag temperatuurniveau, die zij op een hoger temperatuurniveau brengt (“pompt”) en vervolgens levert aan het verwarmingssysteem van bijvoorbeeld een gebouw. Daartoe wordt een werkmedium (ook koelmiddel genoemd) door vier functionele eenheden gecirculeerd: In de verdamper absorbeert het vloeibare werkmedium de vereiste verdampingswarmte uit de omgeving en verandert het in een gasvormige toestand. De compressor brengt het verwarmde, gasvormige werkmedium op een hogere druk en verhoogt zo de temperatuur ervan tot een bruikbaar niveau. Gewoonlijk drijft een elektrische motor de compressor mechanisch aan. Gasmotoren en zogenaamde “thermische compressoren” die worden aangedreven door aardgas, stadsverwarming of afvalwarmte zijn er nog maar zelden. De condensor geeft de warmte als bruikbare warmte af aan het verwarmingswater. Tijdens dit proces geeft het gasvormige werkmedium warmte af en condenseert (het wordt weer vloeibaar). Vervolgens zorgt het expansieventiel ervoor dat de druk van het werkmedium – dat nu vloeibaar is, maar nog steeds onder druk staat – afneemt. Hierdoor koelt het verder af en stroomt het terug in de verdamper. De cyclus begint opnieuw. Voor meer informatie, zie de rubriek over elektrische warmtepompen.
Wat zijn belangrijke dingen om te weten over de techniek?
- Het jaarrendement (de SCOP) wordt berekend door de totale nuttige opgewekte warmte te delen door het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp. De SCOP hangt af van het temperatuurverschil dat de warmtepomp moet overbruggen, ofwel het systeem is minder efficiënt als het temperatuurverschil tussen de ingaande- en de uitgaande temperatuur groot is. Een warmtepomp heeft daardoor in het algemeen een lagere efficiëntie in de winter, doordat het te overbruggen temperatuurverschil groter is dan bijvoorbeeld in de zomer. Een hogere ingaande temperatuur leidt dus tot hogere efficiëntie. De ingaande temperatuur is afhankelijk door de temperatuur van de bodem (bodemwarmtepomp) of van de lucht (luchtwarmtepomp). Tijdens het stookseizoen is de temperatuur in de bodem meestal hoger dan in de buitenlucht, waardoor bodemwarmtepompen een hogere SCOP hebben dan luchtwarmtepompen. Het is tevens van belang dat de uitgaande temperatuur zo laag mogelijk is. Echter is voor de productie van warm tapwater een hogere minimum temperatuureis nodig vanwege de kans op legionella groei (ca. >55 graden). De SCOP voor warm tapwater is daarom lager dan voor ruimteverwarming waarvoor een minder hoge temperatuur nodig is. Als een woning goed is geïsoleerd kan de woning verwarmd worden met een laagtemperatuurafgiftesysteem, zoals bijvoorbeeld laagtemperatuur convectoren of vloerverwarming. Dit zorgt voor een minder hoge uitgaande temperatuur waardoor de SCOP van de warmtepomp verbetert.
- De capaciteit van een warmtepomp wordt afgestemd op de centrale verwarming. Voor het warm tap water dat wordt gebruikt om te douchen heeft de warmtepomp een ingebouwd voorraadvat of een extern voorraadvat. Een warmtepomp is meestal zo gedimensioneerd dat het geen overcapaciteit heeft en daarom is het niet mogelijk om de woning in een korte periode snel op te warmen, zoals dat wel bij een gasketel kan. Een warmtepomp levert zijn warmte dus verdeeld over de dag en houdt daarmee de woning op een aangename gelijkmatige temperatuur. Doordat de warmtepomp moeilijk kan omgaan met warmtepieken is goede isolatie een must. Bovendien zorgt goede isolatie ervoor dat de woning in de nacht veel minder snel zijn warmte verliest. Daarnaast worden piekmoment voorkomen, dat weer zorgt voor een efficiëntere werking van de warmtepomp.
Individuele versus collectieve warmtepomp
Buiten de individuele warmtepomp per woning, zijn er ook collectieve warmtepompen die aangesloten zijn op een blok woningen of een buurt. Dit systeem kan bijvoorbeeld bestaan uit één grote centrale warmtepomp die de warmte maakt. De warmtepomp staat meestal in het ketelhuis en wordt aangesloten op de bestaande cv-installatie. De hoog temperatuur warmtepomp (HT-WP) kan gebruik maken van diverse energiebronnen, zoals bijvoorbeeld lucht, bodem of een mix van beide. Ook is het mogelijk om een gemeenschappelijke collectieve bron (lucht/bodem) te hebben waarbij de woningen beschikken over eigen individuele warmtepompen. Het hangt van de situatie af wanneer het een of het ander is aan te bevelen.
Waar is het geschikt?
Elektrische warmtepompen zijn goed toepasbaar bij:
De vereisten voor een warmtepomp is een minimaal schillabel B-niveau van de woning, in het algemeen zijn dit woningen die vanaf ca. 1990 zijn gebouwd. Dat kunnen bijvoorbeeld nieuwbouwijken, gerenoveerde gebouwen van corporaties of particulieren. Een uitzondering geldt voor de collectieve hoog temperatuur warmtepomp die kan woningen met een minder isolatieniveau ook voorzien van voldoende warmte. In buurten met een lage bebouwingsdichtheid waar een collectieve oplossing niet rendabel is en die beschikken over een elektriciteitsnet met voldoende capaciteit, kan in toenemende mate gebruik worden gemaakt van warmtepompen.
Elektrische warmtepompen zijn minder goed toepasbaar bij:
Voor gebouwen waar een schillabel verbetering complex en kostbaar is, zoals bijvoorbeeld voor monumenten. Of in zeer dichtbebouwde gebieden en relatief kleine woningen, daar kan wegens ruimtegebrek een warmtepomp soms lastig passend worden gemaakt. Bovendien kunnen bodembronnen lastig geïnstalleerd worden wegens ruimtetekort.
Hoe duurzaam is het?
De duurzaamheid van de warmtepomp is afhankelijk van de duurzaamheid van de gebruikte elektriciteit. Het is een van de doelstellingen om in 2050 geen CO2 uitstoot meer te hebben, daarvoor is het echter wel nodig dat alle elektriciteit duurzaam wordt opgewekt én als er duurzaam gas wordt gestookt.
Naast het verwarmen van de ruimte kan een warmtepomp ook koelen met een zeer hoge efficientie. Een bodemwarmtepomp heeft de mogelijkheid om passief te koelen, hiervoor gebruikt hij koude uit de koudebron en heeft hiervoor alleen elektriciteitskosten voor het oppompen van het koude water. Een luchtwarmtepomp heeft geen passieve koeling en werkt net als een airconditioner. Een lucht warmtepomp zet de buitenlucht om in koude lucht net als een airconditioner. Voor dit proces heeft de luchtwarmtepomp elektriciteit nodig, deze hoeveelheid elektriciteit is vergelijkbaar met een airconditioner.
Het koudemiddel dat wordt gebruikt in een warmtepomp belast het milieu als het vrijkomt in de atmosfeer. De markt loopt al vooruit op de internationale F-gassenwetgeving, waarin het gebruik van belastende koudemiddelen wordt afgebouwd. De nieuwere generatie koudemiddelen heeft dan ook een steeds lagere milieubelasting. De gecontroleerde afvoer en recycling van het koudemiddel aan het eind van de levensduur van de warmtepomp zijn in de huidige wetgeving geregeld.
Betrokken partijen
Gebouweigenaar / bewoner
Praktisch
De warmtepomp met de buitenlucht als warmtebron heeft lagere investeringskosten en een lagere efficiëntie. Een bodemwarmtepomp heeft hogere investeringskosten en ook een hogere efficiëntie.
De binnenunit van een warmtepomp is net zo groot als een hoge koelkast; dat komt vooral door het grote warm water voorraadvat. De binnenunit verspreidt de warmte over de ruimtes. Het geluid van een binnendeel van de warmtepomp is te vergelijken met dat van een koelkast. Een bodemwarmtepomp maakt nauwelijks geluid.
In het geval van een luchtwarmtepomp is een buitenunit noodzakelijk. De buitenunit is vergelijkbaar met de buitenunit van een airco. Deze kan aan de gevel, op het dak of ook verder van de woning worden geplaatst. Hierbij is voorkoming van geluidsoverlast een aandachtspunt. Onderscheidt kan worden gemaakt in twee type buitenunits: 1) een monoblock systeem en 2) een split-unit systeem. Bij een monoblock zit het volledige koelcircuit van de lucht-waterwarmtepomp in de buitenunit met een aan- en afvoerleiding voor verwarmingswater richting de binnenunit. Bij een split-unit moet er een koudemiddel-leiding tussen de binnen- en buitenunit komen. Een monoblock is groter van omvang en heeft daarom meer ruimte nodig dan een split-unit. Een monoblock-uitvoering heeft meestal lagere onderhoudskosten dan een split-unit.
Een bodemwarmtepomp maakt gebruikt van warmte uit de bodem. Meestal is hiervoor een boring van enkele tientallen meters diep nodig. Dit wordt gedaan met een speciale machine die één of meerdere diepe gaten boort van ca. 13 cm doorsnee, vaak 50 tot 100 meter. Deze gaten worden gevuld met buizen waarin water- eventueel aangevuld met vloeistof tegen bevriezing – wordt rondgepompt, dit noemt met een gesloten bodem systeem (ook wel verticale bodem warmte wisselaar genoemd). Dat water neemt warmte op uit de bodem (in de winter), of geeft warmte daaraan af (in de zomer).
Comfort
Een elektrische warmtepomp werkt met lagere temperaturen (35 tot 55 °C) dan een cv-ketel (60 tot 80 °C). De laatste jaren neemt de afgiftetemperatuur toe, dit komt omdat er alternatieve koudemiddelen gebruikt worden. Daarvoor moet het afgiftesysteem (zoals vloerverwarming, wandverwarming of laagtemperatuur convectoren) groot genoeg zijn om het huis te kunnen verwarmen. Een cv-ketel maakt gebruik van hoge afgiftetemperaturen waardoor de radiatoren relatief een kleiner oppervlakte nodig hebben. In een na geïsoleerd ouder huis zijn de bestaande radiatoren soms ook geschikt, of met kleine aanpassingen geschikt te maken.
Om volledig van het aardgas afgesloten te kunnen worden is het noodzakelijk om ook over te schakelen van koken op gas naar koken op elektriciteit. De zuinigste methode hiervoor is koken op inductie. Door over te schakelen kan afscheid genomen worden van de vastrecht kosten voor het gasnetwerk en hierdoor kunnen kosten worden bespaard.
Als een warmtepomp wordt ondersteund met elektrische bijverwarming, kan deze op koude winterdagen veel stroom gebruiken. Daarvoor is een aansluiting op het elektriciteitsnet nodig van 3 x 25 A. Is die aansluiting er niet, dan kost dit eenmalig ongeveer € 280.
Gemeente
Voor het plaatsen van een warmtepomp is geen vergunning nodig vanuit de gemeente, mits de buitenunit niet hoger is dan 1 meter en het oppervlakte is niet groter dan 2 m² (een buitenunit voor een normaal huishouden valt binnen de omschreven kaders). Voor het toepassen van bodembronnen en -lussen geldt een meldingsplicht. Bovendien kun je bodembronnen en -lussen niet installeren in drinkwatergebieden.
Netbeheerder
Bij een toename van elektrische warmtepompen en koken op inductie neemt de elektriciteitsvraag toe. Een verzwaring van het elektriciteitsnet kan dan noodzakelijk zijn. Hiervoor zijn misschien graafwerkzaamheden en extra transformatorhuisjes nodig. Het is van belang dat de gemeente al vroegtijdig contact opneemt met de netbeheerder, zodat deze de nodige maatregelen kan treffen.
Adviseur
Voor onafhankelijk advies is het verstandig om met een onafhankelijke energieadviseur te overleggen. Zij of hij komt thuis langs voor een persoonlijk advies en bekijkt wat in een huis mogelijk is: kun je het dak, de gevel, de vloer of ramen (beter) isoleren? Zijn een zonneboiler, zonnepanelen of een warmtepomp een optie als je uitgaat van de bestaande situatie? Je kunt ervoor kiezen om een rapport te laten opstellen waarin alle maatregelen op een rij staan, bijvoorbeeld hoeveel je bespaart en hoe snel de investering is terugverdiend.
Installateur
Het is verstandig om een vakbekwaam installateur in te schakelen. Vakbekwaamheid houdt in dat die installateur kennis en vaardigheden heeft op het gebied van duurzame energie-installaties en daarbij werkt volgens geldende veiligheids- en kwaliteitsnormen. Dit kunnen wettelijke (minimum)eisen zijn, maar ook afgesproken kwaliteitsnormen. Je vindt gecertificeerde installateurs in een kwaliteitsregister, bijvoorbeeld in het register van QBIS.
Deze installateurs kunnen ook de radiatoren instellen zodat door alle radiatoren precies de hoeveelheid warm water stroomt die nodig is om een woning per ruimte optimaal te verwarmen. De cv-installatie waterzijdig inregelen heet dat in jargon. Dat levert een directe besparing en comfortverbetering op.
Stand van de techniek
In de aflopen jaren zijn het aantal fabrikanten, leveranciers en installateurs van warmtepompen flink toegenomen. Verwacht wordt dat de integrale toepassing van isolatie- en installatieconcepten kan leiden tot een prijsverlaging van 20 tot 40%. Het huidige aanbod is voornamelijk gericht op grote aantallen naoorlogse rijtjeswoningen.
Ook zijn de prestaties van elektrische warmtepompen gestaag toegenomen. In de huidige markt zijn warmtepompen systemen met een SCOP van 5 voor buitenluchtsystemen en SCOP van 6 voor bodemsystemen niet meer ondenkbaar en praktisch haalbaar. Bovendien worden deze installaties modulair, stiller, gebruiksvriendelijker, slimmer en compacter.