Een warmtepomp vreet stroom als het vriest, maar met behulp van het droste-effect is daar een oplossing voor

Warmtepompen zijn de toekomst als het om het verwarmen van onze huizen gaat. Toch hebben ze een probleem als ze het hardste nodig zijn: als het vriest verbruiken ze veel stroom. Maar daar is iets op gevonden.

Ouderen onder ons kennen het cacaoblik van Droste waarschijnlijk nog wel. Op de voorkant van het blik staat een verpleegster afgebeeld. Zij draagt een dienblad met daarop een blik Droste-cacao, waarop een verpleegster te zien is die een dienblad draagt met daarop een blik Droste-cacao…

Een afbeelding met daarin een verkleinde afbeelding van zichzelf – het iconische beeld werd vaak nagevolgd en heet sindsdien het droste-effect.

Warmtepomp is verrassend simpel

Ik moest er aan denken toen mij werd uitgelegd hoe sommige warmtepompen erin slagen om bij min tien graden toch nog genoeg warmte uit de buitenlucht te halen om cv-water op 60 graden te krijgen, zonder dat het extra stroom hoeft te kosten.

Warmtepompen werken, net als airco’s en koelkasten, dankzij een natuurlijk fenomeen. Als je gas samenperst, wordt dat gas warmer. Omgekeerd: als je samengeperst gas laat ontsnappen, verliest het druk, zet het uit en wordt koud.

Een warmtepomp is in hoofdlijnen een omgekeerde koelkast. De warmte wordt in een verdamper aan de buitenlucht onttrokken, waarna een compressor het koudemiddel onder druk brengt. Dat gas wordt heet en draagt in een condensor warmte over aan het cv-water.

Droste-effect bij warmtepompen

Het mooie van een warmtepomp is dat met één kWh stroom 4 of zelfs 5 kWh warmte aan het cv-water kan worden toegevoegd. Maar bij vorst hebben traditionele warmtepompen het zwaarder: het koudemiddel moet kouder zijn dan de buitenlucht om nog warmte op te nemen.

Bij lagere buitentemperaturen kan het rendement daardoor sterk teruglopen. Dan komt het idee van een extra circuit — een soort warmtepomp in de warmtepomp — in beeld.

Slimme omleiding

Bij een standaard warmtepomp stroomt het koudemiddel door één circuit. Bij FGI of EVI wordt een bypass gebruikt: een extra circuit met een eigen ventiel dat een deel van het gas laat afkoelen.

Dat koudere gas stroomt door een warmtewisselaar langs het nog warme gas. Daardoor koelt het hoofdgas alvast af, waarna het via een ander ventiel nog verder afkoelt.

Zo kan het koudemiddel ook bij lage buitentemperaturen nog warmte uit de buitenlucht opnemen. Beide gasstromen komen daarna weer samen in de compressor.

Niet duurder

De compressor is de grote stroomverbruiker in een warmtepomp. Bij een slim FGI- of EVI-circuit hoeft die niet veel harder te werken dan bij hogere buitentemperaturen.

Met dezelfde hoeveelheid stroom kan de warmtepomp daardoor ook bij lage temperaturen genoeg warmte produceren. LG noemt dit systeem Flash Gas Injection (FGI). SPRsun gebruikt een vergelijkbaar principe onder de naam Enhanced Vapor Injection (EVI).

EVI, FGI en koudemiddel

EVI en FGI werken in de praktijk volgens hetzelfde principe: een extra koudemiddelroute ondersteunt de warmtepomp bij lage buitentemperaturen.

In het artikel wordt genoemd dat een EVI-warmtepomp van SPRsun bij Woud Energieadvies destijds veel voordeliger werd aangeboden dan sommige andere FGI-systemen.

Let wel op het koudemiddel. Oudere systemen gebruikten soms R410A, met een hoog GWP. Tegenwoordig wordt vaker R32 toegepast, en de ontwikkeling richting koudemiddelen met een lagere milieu-impact gaat door.

Bron en achtergrond

In zijn weblog Vincent wil zon belicht Vincent Dekker innovaties en ontwikkelingen op het gebied van groene energie, dichtbij en ver van huis. Lees meer afleveringen op
trouw.nl/vincentwilzon.
Vincent Dekker heeft ook een podcast, onder meer over zonnepanelen – beluister die via
deze link of zoek hem op via de bekende kanalen.