Over warmtepompen en onze visie

Wat doet een warmtepomp?Werking warmtepomp

Met een warmtepomp kan je op een zeer energie-efficiente manier gebouwen en woningen verwarmen, zonder hierbij fossiele energie te gebruiken. Daarnaast worden warmtepompen ook steeds meer toegepast in bijvoorbeeld wasdrogers of industriele apparaten. De meeste warmtepompen werken op elektriciteit.

Kenmerkend voor een warmtepomp is dat de warmte die geproduceerd wordt niet veel warmer is, dan echt noodzakelijk én -misschien nog wel belangrijker- dat er geen verbranding plaatsvindt waarbij CO2 vrijkomt. Waar een CV-ketel aardgas verbrandt bij een temperatuur van ca. 800 °C en vervolgens CV-water opwarmt tot minder dan 70 °C, leveren warmtepompen veel lagere temperaturen, van 40 °C tot meer dan 70 °C. Het doel is hetzelfde: een behaaglijke ruimtetemperatuur van ca. 20 °C. Voor heet kraanwater is een temperatuur van minimaal 55 °C noodzakelijk, wat inmiddels ook door steeds meer warmtepompen kan worden geleverd, de zogenaamde hoog-temperatuur warmtepompen.

Het plaatje laat de huidige mogelijkheden met warmtepomen zien met de maximale en minimale temperaturen.

Hoe werkt een warmtepomp dan precies?

De warmtepomp verplaatst of “verpompt” warmte van de ene omgeving naar de andere, door middel van de principes compressie en expansie. Door een gas heel snel te comprimeren wordt dit gas warm en zelfs vloeibaar: het condenseert. Deze warmte wordt in de warmtepomp verzamelt in een buizenstelseltje (de condensor) en via een warmtewisselaar beschikbaar gesteld aan de omgeving waar er warmtebehoefte is. Door dit vloeistof/gas mengsel vervolgens op een andere plek weer heel snel te laten verdampen, koelt dit juist weer af. Dit koude mengsel wordt verzamelt in de verdamper en kan dan via een warmtewisselaar weer warmte opnemen uit de omgeving. Dit proces is cyclisch, vindt plaats in een gesloten buizencircuit en herhaalt zich dus continu zolang de compressor aan staat.

Dit principe is niet nieuw, het wordt ook toegepast in koelkasten. Voor een koelkast is echter het doel om een koude omgeving te creeren en wordt de warmte als restproduct beschouwd. Bij een warmtepomp is het andersom: de warmte wordt benut en de omgeving wordt afgekoeld. Als voorbeeld is er een zeer creatief idee om met de restkoude van 10.000 warmtepompen het water in Friesland extra te koelen zodat in 2020 de Elfstedentocht kan worden gereden.

Welke soorten warmtepompen zijn er?

Er zijn verschillende soorten warmtepompen, met één gemene deler: ze werken met het hierboven beschreven principe van een compressor, een condensor en een verdamper.

Het eerste onderscheid wordt bepaald door de aandrijving van de compressor. In de meeste gevallen is dit elektrisch, maar er zijn ook gas-aangedreven warmtepompen. Dit leidt tot de soorten:

  • Een elektrische warmtepomp;
  • Een gasabsorptie warmtepomp;

Gasabsorptiewarmtepompen gebruiken geen duurzame aandrijving van de compressor en passen niet in de visie van Energy Bridge om aardgasvrije gebouwen te realiseren en hiermee CO2-reductie te halen.

Het tweede onderscheid wordt bepaald door manier waarop de warmtepomp warmte uit de omgeving haalt. Ook hier zijn twee opties:

  • Een lucht-water warmtepomp;
  • Een water-water warmtepomp;

Met de huidige technische ontwikkelingen en innovaties en de focus op Total Cost of Ownership heeft Energy Bridge de voorkeur om alleen water-water warmtepompen toe te passen. Lucht-water warmtepompen hebben, vanwege de grote hoeveelheid bewegende delen, een grotere kans op geluidsoverlast en hebben een laag rendement naarmate de buitentemperatuur lager is. Ook andere partijen spreken intussen hun voorkeur uit voor andere type warmtepompen zoals de TU Delft.

Voor de water-water warmtepomp zijn veel duurzame bronnen beschikbaar die hun warmte kunnen aanbieden. Per project bekijkt Energy Bridge welke de meest geschikte is, zoals:

  • Zon (via thermische panelen of collectoren)
  • Restwarmte
  • Oppervlakte water
  • Bodem (via een open bron of bodemwarmtewisselaar)
  • Drinkwater
  • Afvalwater

Wat bepaalt het rendement van de warmtepomp?

Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in een verhoudingsgetal: de Coefficient of Performance (COP). De COP geeft de verhouding aan tussen de benodigde elektriciteit (input) en de geproduceerde warmte (output). In de rendementsbepaling wordt de omgevingsenergie niet meegerekend; daarom is het verhoudingsgetal per definitie hoger dan 1. De meeste warmtepompen hebben een COP tussen de 2,5 en 6,5. Hoe hoger de COP, hoe beter de warmtepomp. Zie onderstaand basisprincipe van de energiestromen.

Berekening COP warmtepomp

De COP wordt vaak opgegeven door de fabrikant en betreft altijd een gemeten waarde in ideale omstandigheden. Het rendement van de warmtepomp wordt vooral bepaald door de volgende factoren:

  • De temperatuur van de beschikbare warmtebron. Hoe hoger beschikbare temperatuur, hoe hoger het rendement.
  • De temperatuur van de benodigde warmte. Hoe lager de benodigde temperatuur, hoe hoger het rendement.

Beide factoren zijn vrijwel nooit constant. Daarom kan een theoretisch COP nooit gebruikt worden voor het bepalen van de jaarlijkse elektriciteitsrekening. De COP varieert gedurende het jaar en er dient daarom uitgegaan te worden van een gemiddeld COP, welke doorgaans lager is dan de fabriekswaarde. Het is van belang om hiermee rekening te houden bij bijvoorbeeld investeringsbeslissingen.

Hoewel een warmtepomp een belangrijke factor is in het rendement van de totale warmtevoorziening, mag ook het verbruik van de transportpompen en ventilatoren (de zogenaamde hulpenergie) niet onderschat worden. Doordat installaties niet goed zijn ingeregeld of ontworpen wordt er soms twee of drie keer zoveel water of lucht rondgepompt om het comfort in het gebouw te behouden. Om een zo hoog mogelijk systeemrendement te halen voor verwarmen en koelen, moet daarom altijd gekeken worden of warmte-opwekking, distributie, afgifte en opslag goed op elkaar zijn afgestemd. Het rendement van de installatie wordt beinvloed door elke schakel in deze keten.

Het geheel is aanzienlijk complexer dan traditionele verwarmingsinstallaties, het rendement vanuit Total Cost of Ownership is echter wel aanzienlijk hoger. Bij installaties met hoofdpijn verhelpt de Warmtepomp Dokter van Energy Bridge de kwaal en zorgt weer voor een goed werkende installatie.

Heeft u nog vragen rondom warmtepompen en uw bestaande installatie? En wilt u meer rendement halen uit uw duurzame systeem? Neem dan contact op met Energy Bridge.