Jan de Ruiter

Capita Selecta

Warmtepompen

 

J. de Ruiter
2022


Warmtepompen zijn momenteel sterk in de aandacht, omdat ze een aantal voordelen hebben, maar ze hebben ook beperkingen. Veel websites verschaffen best veel informatie over warmtepompen, maar vaak vereisen ze enige technische kennis om het allemaal te begrijpen.
Wat moet u weten over warmtepompen zodat u een beslissing kunt nemen of een warmtepomp voor u een zinvolle optie is?
Hier vindt u kort en duidelijk de benodigde informatie, zonder dat u technische kennis nodig hebt.

 

De meest geïnstalleerde warmtepompen zijn van het type lucht-water warmtepomp.
We leggen eerst in voor ieder begrijpelijke termen uit wat het principe achter zo’n warmtepomp is. Dan zal duidelijk worden waarom dit type de meeste voorkeur heeft. Dit type warmtepomp bestaat uit een buitenunit en een binnenunit.

 

De buitenunit
Deze zie je bij de meeste huizen direct van buiten af, tegen de buitenmuur of op een plat dak:

 

 

 

 

 

 

 

 

Het lijkt op een grote ventilator, maar de buitenunit doet meer. Deze zorgt dat de buitenlucht aangezogen wordt en langs een bepaalde vloeistof wordt geleid. Deze vloeistof is zo gekozen dat deze door een geringe verwarming al gaat verdampen. De aangezogen buitenlucht biedt deze geringe verwarming al, zelfs als het buiten erg koud is. De gevormde damp is nu warmer dan de vloeistof hiervoor.

Ook zonder kennis van de natuurkunde is wel te begrijpen wat verdamping inhoudt. Als vloeistof warmer wordt dan gaan de moleculen heftiger bewegen en neemt de onderlinge afstand toe. Bij voldoende toevoeging van warmte komen de moleculen zelfs nagenoeg los van elkaar en is de vloeistof overgegaan in damp.

 

De 1e stap (verdamping dus) is nu klaar.

 

De gevormde damp wordt vervolgens doorgeleid naar een compressor, die ook in de buitenunit zit. De compressor brengt de damp in een kleiner vat, zodat er minder ruimte voor de moleculen is. Dat betekent dat de druk toeneemt. De damp wordt daardoor heter.

 

Hoe kan dit?
De heftig bewegende moleculen moeten dit nu doen in een kleinere ruimte, zodat de bewegingen nog heftiger worden. Dat betekent dus toename van de bewegingsenergie.

 

De 2e stap (compressie dus) is hiermee klaar.

 

De binnenunit

 

De binnenunit ziet eruit als een soort cv-ketel met enige technische uitbreidingen. Er zijn diverse technische uitvoeringen, die er behoorlijk verschillend uit kunnen zien. Belangrijk om te weten is echter alleen het volgende:
de binnenunit zorgt voor de 3e stap in het proces: het laten condenseren van de hete damp.
Daartoe wordt de hete damp langs koud water geleid en daardoor koelt deze hete damp nu weer af tot vloeistof. Dit is dus het omgekeerde van verdampen. De heftige beweging van de moleculen is nu weer gestopt en daarmee is de bewegingsenergie afgegeven als warmte aan het koude water. Het koudemiddel is dus weer in de oude staat, maar er is nu wel een beperkte hoeveelheid water verwarmd tot een bepaalde temperatuur. Dit is de essentie van de lucht-water warmtepomp. Het beetje warmte van een beperkte hoeveelheid buitenlucht is overgegaan naar een beetje warm water.
Met deze 3e stap is de cyclus gesloten en kan de 1e stap weer beginnen, met als doel de hoeveelheid warm water te vergroten.

 

Na een aantal herhalingen is voldoende warm water ontstaan dat geschikt is voor verwarming van de woning. Met een groter aantal herhalingen kan ook heet water voor de boiler aangemaakt worden.

 

Temperaturen
Bij niet al te lage buitentemperaturen heeft een lucht-water warmtepomp nog steeds rendement. Voor Nederland is zo’n pomp dus heel geschikt. Maar een lucht-water warmtepomp kan per cyclus van 3 stappen natuurlijk slechts een beperkt volume water warm c.q. heet maken. Voor voldoende comfort is een watertemperatuur van 35 graden voor vloerverwarming al voldoende, maar dan moet de woning wel goed geïsoleerd zijn, want anders is er weinig van deze warmte te merken. Voor het water in de boiler is een temperatuur van 45 - 55 graden toereikend voor douche of bad. Dit soort temperaturen kan een lucht-water warmtepomp wel aan. Alleen bij erge kou wordt het zwoegen voor de warmtepomp en kan deze de warmtevraag soms niet helemaal aan. Dan kan eventueel elektrische bijverwarming gebruikt worden. Ook is het mogelijk de waterpomp zo te installeren dat de bestaande cv bijspringt als de woning onvoldoende warm wordt. Dit heet een hybride warmtepomp.
Het is dus belangrijk om een zo laag mogelijke temperatuur voor de verwarming en de boiler in te stellen, want dan wordt minder energie gevraagd van de warmtepomp.
Het is ook af te raden om de gewenste temperatuur in huis steeds te veranderen, omdat de warmtepomp tijd nodig heeft om de gewenste verandering te realiseren. Dus houd liever de gewenste temperatuur constant.

 

Voor- en nadelen
Voordelen van een lucht-water waterpomp: gemakkelijke installatie en geen extreme aanschafkosten.
Nadeel: het rendement is wel afhankelijk van de buitentemperatuur.
Vereisten: goede isolatie van de woning en vloerverwarming aanwezig. Vloerverwarming geeft bij lagere watertemperatuur meer comfort dan radiatoren.
Moderne installaties leveren gemiddeld een rendement van één op vier op. Dat wil zeggen dat je gemiddeld per verbruikte kWh ca. 4 kWh energie terugkrijgt.

Het rendement van een lucht-water warmtepomp is afhankelijk van 3 factoren:
   - de temperatuur van de aan te zuigen buitenlucht,
   - de ingestelde temperatuur voor de verwarming en de boiler,
   - de efficiëntie (kwaliteit) van de warmtepomp om de ingestelde temperatuur te bereiken,
   - maar vooral, de mate van isolatie van de woning.
Als de woning slecht geïsoleerd is, moet de aanvoertemperatuur van het ververwarmingswater hoger liggen en dan nog kan dit te weinig warmte in de woning opleveren.

Koudemiddel
Voor het verdampen wordt het koudemiddel R32 gebruikt, omdat dit middel al bij geringe warmtetoevoeging verdampt. Dat is van belang omdat de aangezogen buitenlucht natuurlijk niet erg warm is.
R32 is echter een broeikasgas en dus schadelijk voor het milieu.  Er is altijd kans dat bij schade R32 ontsnapt. De verwachting is dat R32 op termijn dan ook vervangen zal worden.

 

Duurder alternatief: water-water warmtepomp
Via een systeem van buizen in de grond, waarin een speciale vloeistof circuleert, wordt de natuurlijke aardwarmte benut.
Op 1 meter diepte schommelt de bodemtemperatuur tussen 4 en 17°C. Op 5 à 7 m diepte is de invloed van seizoensschommelingen bijna verdwenen en heeft de bodem een temperatuur van 10 à 12°C. Dieper in de bodem stijgt de temperatuur langzamer, namelijk met 1,5 à 3°C per 100 m.
Daardoor is de winstfactor van zo’n systeem zeer goed. De realisatie van een water-water warmtepomp is echter technisch meer omvattend en aanzienlijk duurder. En, er moet voldoende ruimte bij huis zijn om buizen in de grond te slaan. Dit soort warmtepompren vereist ook meer onderhoud.

 

Een lucht-water warmtepomp is eigenlijk een omgekeerde koelkast
De procesgang in een koelkast is als volgt: De warmte in de koelkast zorgt voor verdamping van koelvloeistof in de koelkast. Deze warmte wordt dus ontrokken aan de warmte in de koelkast. Na compressie en condensatie van de damp buiten de koelkast is dan door de condensatie warmte vrijgekomen. Op die manier wordt de aanwezige warmte in de koelkast naar buiten gepompt.
Bij een warmtepomp wordt juist warmte van buiten naar binnen gepompt.

 

Voort meer goede en duidelijke informatie is de volgende website aan te bevelen:

https://www.warmtepomp-tips.nl

 

 

 

www.janderuiter-capitaselecta.nl