Warmtepomp
Een warmtepomp is de meest milieuvriendelijke manier om een huis te verwarmen en warm tapwater te verkrijgen. Maar hoe wérkt een warmtepomp precies?
Een warmtepomp wint zijn warmte uit lucht, bodem of grondwater
De warmtepomp wint warmte uit de bodem, de lucht of het grondwater. Daarna zet hij dit om in bruikbare energie om uw huis te verwarmen. Een warmtepomp gebruikt elektriciteit. Het stroomverbruik in huis neemt dan ook toe, terwijl het gasgebruik afneemt. Neem bijvoorbeeld een lucht/water warmtepomp: tijdens het verwarmen onttrekt deze warmtepomp energie uit de buitenlucht. De energie pompt hij in het buitendeel op naar een bruikbaar niveau voor verwarming, waarna het systeem de warmte afgeeft in de ruimte. Hier liggen de bekende natuurkundige processen aan ten grondslag: verdampen en condenseren.
De werking van een warmtepomp
Tussen het buitendeel en het binnendeel van het warmtepompsysteem stroomt een koudemiddel. Met behulp van een compressor in het buitendeel, wordt dit koudemiddel rondgepompt. Voorop staat dat hij de warmte van een lage naar een hoge temperatuur brengt. En dan zodanig dat deze kan dienen als verwarming.
Met behulp van het koudemiddel onttrekt de warmtepomp warmte aan de buitenlucht. Dit koudemiddel heeft de bijzondere eigenschap dat het al verdampt bij een heel lage temperatuur. Hierdoor kan een warmtepomp zelfs bij een heel lage buitentemperatuur toch bruikbare warmte uit de buitenlucht opnemen. Het koudemiddel haalt warmte uit de buitenlucht doordat het verdampt onder lage druk en dit vormt zich tot een soort gas.
In een gesloten systeem pompt hij vervolgens het aanwezige gas rond en verhoogt hij de druk. Het resultaat is dat het warme gas condenseert bij de hoge temperatuur en verhoogde druk, waardoor warmte vrijkomt. Deze warmte geeft hij af aan de lucht of een watercircuit. Vervolgens staat hij dit af in de ruimte. Als dit gebeurt, verlaagt hij de druk in de condensor weer, transporteert het koudemiddel als vloeistof naar het buitendeel en neemt hij weer nieuwe energie uit de buitenlucht op. En zo herhaalt de cyclus van de warmtepomp zich steeds opnieuw.
Kortom: het winnen van warmte bij een lage temperatuur en het afgeven van deze warmte bij een hogere temperatuur is mogelijk door:
Warmte winnen: koudemiddel bij lage temperatuur laten verdampen door de druk te verlagen. Vloeistof wordt gas.
Warmte afgeven: koudemiddel (in gasvorm) bij een hoge temperatuur laten condenseren door de druk te verhogen. Gas wordt weer vloeistof en er komt warmte vrij die het systeem gebruikt voor verwarming.
Om de vraag over het energieverbruik van een warmtepomp goed te kunnen beantwoorden, moeten we eerst het antwoord weten op twee andere vragen, namelijk:
Hoeveel energie is er nodig om een huis te verwarmen, van warm water te voorzien en te koelen?
Met welk rendement kan de warmtepomp warmte uit de omgeving omzetten in nuttige warmte en (eventueel) een huis actief koelen?
Benodigde energie
Het antwoord op de eerste vraag is vooral afhankelijk van de zogeheten warmtebehoefte van je huis. De warmtebehoefte wordt bepaald door een aantal factoren, zoals:
· de grootte van je huis · de mate van isolatie van je huis · het aantal personen in je huishouden · de gewenste hoeveelheid warm water
Een groot, matig geïsoleerd huis heeft uiteraard een hogere warmtebehoefte dan een goed geïsoleerd klein huis. En wie dagelijks uitgebreid in bad gaat, verbruikt meer warm water dan iemand die ’s ochtends alleen kort onder de douche springt.
Voor wat koeling betreft: een water/water warmtepomp met passieve koeling gebruikt maar weinig elektrische energie. De compressor schakelt hierbij immers niet in. Wil je met een lucht/water warmtepomp koelen, dan wordt de compressor wél gebruikt en dat kost – zoals je hiervoor al kon lezen – de nodige elektrische energie.
Geen of veel minder gasverbruik
Misschien overbodig om te vermelden: heb je een all-electric woning met een warmtepomp, dan verbruik je meer elektriciteit. Daar staat tegenover dat je geen gas meer verbruikt en zelfs geen gasaansluiting meer hebt. Je bespaart dus fors op je energiekosten voor gas en betaalt ook geen vastrechtkosten meer voor de gasmeter. Heb je een kleinere warmtepomp die samen met een gasgestookte cv-ketel een zogeheten hybride installatie vormt? Dan gebruik je nog wel gas, maar veel minder dan voorheen.
Verwacht echter geen wonderen van een warmtepomp
Het vermogen t.o.v. een CV-ketel is laag, het duurt langer om het huis op te warmen en als het koud is hebben lucht-water warmtepompen minder vermogen, het is daarom aanbevolen om geen nachtverlaging toe te passen. Een extra elektrisch Element kan ook helpen om extra vermogen te leveren als het nodig is.
De warmtepomp maakt alleen nog geen warmwater, daarvoor is een (warmtepomp)boiler of hygënebuffervat nodig mijn voorkeur is om dit met een zonneboiler aan te vullen omdat de zonneboiler ook de verwarming ondersteunt maakt de warmtepomp minder draaiuren en verbruikt minder stroom waardoor weer minder zonnepanelen nodig zijn.
links een voorbeeld van hoe een warmtepomp hybride toegepast kan worden en rechts een versie met vloerverwarming
Hieronder heb ik enkele veel gestelde vragen (FAQ’s) en antwoorden:
Warmtepompen
Hoeveel stroom verbruikt een warmtepomp?
Voorbeeld berekening verbruik warmtepomp
Zoals je hebt kunnen lezen, wordt het energieverbruik van een warmtepomp beïnvloed door allerlei factoren. Onderstaand rekenvoorbeeld geeft je een goede indruk van het werkelijk verbruik met alleen een elektrische warmtepomp in een all-electric woning.
Uitgangspunten (energieprijzen 2021!)
· Je huis is voorzien van een cv-ketel op gas met een rendement van 95% (calorische bovenwaarde) · Je verbruikt in totaal 1.600 m3 gas per jaar (het gemiddelde voor een huis in Nederland) · Per jaar is 40 m3 gas nodig om te koken · Je gasverbruik voor verwarmen en warm water bedraagt dus: 1.600 m3-/- 40 m3= 1.560 m3 · Gas kost € 0,75 per m3, elektriciteit kost € 0,22 per kWh · Je gasrekening voor verwarming en warm water bedraagt dan: 1.560 x € 0,75 = € 1.170,- per jaarOm te berekenen hoeveel het in energiekosten kan gaan schelen wanneer je je gasgestookte cv-ketel inruilt voor een elektrische warmtepomp, moet eerst worden bepaald hoeveel warmte de cv-ketel in kWh levert voor verwarmen en warm water. Dat gaat zo: 1.560 m3 gas x 9,27 kWh(*)=14.461 kWh.
(*)Dit is de omgerekende hoeveelheid energie in kWh die 1 m3 aardgas levert bij een ketelrendement van 95% op calorische bovenwaarde.
Hoeveel kWh verbruikt een warmtepomp?
Hoeveel stroom verbruikt een warmtepomp per jaar? Vervang je je cv-ketel door een warmtepomp met een (heel goed te realiseren) rendement van 480% (COP = 4,8), dan is voor het leveren van dezelfde hoeveel warmte 14.461/4,8 = 3.013 kWh aan elektriciteit nodig. Dit kost je jaarlijks 3.013 x € 0,22 (prijs per kWh) = € 663,-.Conclusie: warmtepompen leveren dus voor meer kWh aan warmte dan dat ze gebruiken, doordat er energie uit de bron wordt gehaald. Hierdoor heb je minder energie nodig waar je voor moet betalen. En ook in financieel opzicht – kijkend naar het prijsverschil tussen een m3 gas en een kWh elektriciteit – is de warmtepomp veel voordeliger. Wek je dan ook nog eens je eigen stroom op met pv-panelen, dan wordt je voordeel alleen nog maar groter.
Van het gas af, kan dat zomaar?
Van het gas af
Dat is wat nu iedereen wil, en gezien de huidige gasprijs is dat ook begrijpelijk en daarom hier even een paar punten:
Als je vloerverwarming hebt is het geen probleem om een warmtepomp te gebruiken, als je een goed geïsoleerd huis hebt kan het ook zonder vloerverwarming.
Is je huis zonder vloerverwarming minder goed geïsoleerd kan het ook nog wel maar op koude dagen kan het zijn dat je een trui aan moet doen omdat een warmtepomp op lucht nu eenmaal minder warmte levert als het buiten koud is. Ook geven radiatoren bij de lage temperaturen van een warmtepomp veel minder warmte af, dus bij slechte isolatie en radiatoren is hybride (warmtepomp wordt ondersteund door CV) de beter oplossing.
De stroom die een warmtepomp verbruikt is evenredig aan het gasverbruik, gas geeft bij verbranding 9,7 kWh aan warmte af die gemiddeld met 85-95% rendement aan het huis afgegeven wordt, een gemiddelde warmtepomp levert 3-3,5 kWh per opgenomen kWh aan stroom, dus 1000 m³ aardgas levert ca. 9000 kWh warmte en een warmtepomp heeft daarvoor 3000 kWh aan stroom nodig. Bij een gasprijs van 3,80 €/m³ kost verwarmen op stroom bij 0,90€/kWh dus €1100 minder(stand 19-9-2022) , als deze stroom door zonnepanelen opgewekt wordt kan je dus je huis voor 0€ verwarmen zolang de salderingsregeling geldt.
Een huis verwarmen met een warmtepomp is niet 123 gedaan, je hebt ook een (warmtepomp)boiler nodig voor warm water en/of een buffervat voor een betere werking van de warmtepomp, vanwege energiebesparing is het mijn advies om er dan ook een zonneboiler bij te plaatsen, hierdoor is de besparing op je stroomrekening ca. 25-30% en dankzij de subsidie op zonneboiler kost het niets extra.
Voorbeeld: Een huis verbruikt 1500 m² aardgas en 3000 kWh stroom (dus €8400/jaar, energieprijzen van 19-9-2022) , warmtepomp en zonneboiler kosten voor aftrek subsidie ca. €10.000, de zonnepanelen om op 0 te komen €6000,- montage van alles kost ca. 6000 dus in totaal ca. €22.000, de subsidie op warmtepomp/ zonneboiler en btw-teruggave op zonnepanelen zijn ca. €7000 dus kost het geheel €15.000 en dat is bij energieprijzen van 19-9-2022 en salderingsregeling binnen 2 jaar terugverdiend. Bij meer gasverbruik zal een grotere warmtepomp en meer zonnepanelen nodig zijn.
Een eenvoudige manier om te bepalen hoeveel vermogen er nodig is is gasverbruik delen door 200, dus voor 3000 m³ zal een 15 kW warmtepomp meestal genoeg zijn. (bij slechte isolatie en koud weer met minder comfort) Stroomverbruik van de warmtepomp kan vereenvoudig berekend worden door gasverbruik met 3 te vermenigvuldigen dus de 15 kW warmtepomp zal ca. 9000 kWh gaan verbruiken.
Bij de prijzen die tot het prijsplafond (2500 kWh en 1500 m³) zullen gelden (0,39 €/kWh en 1.69 €/m³) kost een kWh warmte met gas ca. 0,188 en met een warmtepomp 0,13, de besparing bij dit verbruik is 2535=1755= 4290 Euro en de terugverdientijd voor warmtepomp/zonneboiler en zonnepanelen bedraagt dan ca. 3,5 jaar.
Is mijn huis geschikt voor een warmtepomp?
Is mijn huis geschikt?
Om het warm te hebben in een huis met lage temperatuurverwarming, moet je huis goed geïsoleerd zijn en moet het warmteafgiftesysteem (radiatoren of vloerverwarming) voldoende warmte afgeven. Hieronder hebben we woningen in categorieën ingedeeld.
Woningen met een bouwjaar van 2000 of later zijn nu al klaar voor een warmtepomp. Door bouwbesluiten en normen voor nieuwbouw zijn deze woningen al voldoende geïsoleerd en geven de radiatoren voldoende warmte af.
Woningen die gebouwd zijn tussen 1992 en 2000 zijn in elk geval klaar voor een hybride warmtepomp oplossing en in sommige gevallen al voor een all electric warmtepomp.
Woningen van vóór 1992 waar twee of meer isolatiemaatregelen zijn toegepast zijn waarschijnlijk klaar voor een hybride warmtepomp.
Met de 50-gradentest kom je erachter of je woning er klaar voor is.
Verschillen tussen R290- en R32-warmtepompen
Verschillen tussen R290- en R32-warmtepompen
Warmtepompen zijn essentieel in verwarmings- en koelsystemen die veel worden gebruikt in woningen en commerciële ruimtes. Het kiezen van het juiste koelmiddel voor een warmtepomp is van cruciaal belang omdat dit van invloed is op de energie-efficiëntie, milieu-impact, veiligheid en kosten van het systeem. Twee veelgebruikte koelmiddelen die in warmtepompen worden gebruikt, zijn R290 en R32, die verschillende kenmerken en toepassingen hebben. De werking en geschiktheid van de warmtepomp hangt in de eerste plaats af van het type koudemiddel dat ze gebruiken. Dit artikel onderzoekt de verschillen tussen R290- en R32-warmtepompen.
Wat is R290?
R290 is een koolwaterstofkoelmiddel, ook bekend als propaan. Het wordt gebruikt als koelmiddel in verschillende koel- en verwarmingstoepassingen, waaronder warmtepompen, airconditioners en koelsystemen. Het aardopwarmingsvermogen (GWP) van R290 is drie, laag gewaardeerd en ver onder de norm van 150, waardoor het een milieuvriendelijk alternatief is voor de meeste andere koelmiddelen zoals R22 en R410 . Het heeft ook een hoge latente verdampingswarmte, wat betekent dat het een grote hoeveelheid warmte-energie kan absorberen wanneer het verdampt, waardoor het een efficiënt koelmiddel wordt.
R290 is echter ontvlambaar, dus er moeten specifieke veiligheidsmaatregelen worden genomen tijdens installatie, onderhoud en verwijdering om brandgevaar te voorkomen. Ondanks zijn ontvlambaarheid wordt R290 steeds vaker gebruikt als koelmiddel in verschillende toepassingen vanwege de lage milieu-impact en het hoge rendement.
Wat is R32?
R32 is een koelmiddel dat veel wordt gebruikt in airconditioning- en warmtepompsystemen. Het is een lid van de fluorkoolwaterstof (HFC) familie van koelmiddelen, wat betekent dat het geen chloor bevat en een laag ozonafbrekend vermogen (ODP) heeft. Het aardopwarmingsvermogen (GWP) van R32 is 675, aanzienlijk lager dan veel andere koelmiddelen die in het verleden werden gebruikt.
Het is ook energiezuiniger dan sommige andere koelmiddelen, wat kan helpen de bedrijfskosten gedurende de levensduur van een systeem te verlagen. R32 is niet brandbaar, maar kan licht giftig zijn als het in grote hoeveelheden wordt ingeademd. Vanwege zijn lage milieu-impact en energie-efficiëntie is R32 wereldwijd een populaire keuze geworden voor gebruik in airconditioning- en warmtepompsystemen.
Verschillen tussen R290- en R32-warmtepompen
De koelmiddelen brengen hun unieke eigenschappen naar de warmtepompen, waardoor onderlinge verschillen ontstaan. De belangrijkste verschillen tussen deze warmtepompen komen in het volgende gebied naar voren.
Koudemiddel eigenschappen
Beide warmtepompen gebruiken verschillende koudemiddelen. Zo heeft R290, ook bekend als propaan, een lager aardopwarmingsvermogen (GWP) en ozonafbrekend vermogen (ODP) dan R32. R290 heeft een GWP van 3 en een ODP van 0, terwijl R32 een GWP van 675 en een ODP van 0 heeft.
Efficiëntie
R32 heeft een hogere volumetrische koelcapaciteit dan R290, wat betekent dat R32-warmtepompen efficiënter zijn in termen van koelvermogen per volume-eenheid koelmiddel. De koelcapaciteit van de R32 per volume-eenheid is ongeveer 87% hoger dan die van de R290. Een R290-systeem heeft een compressor met een grotere cilinderinhoud nodig om dezelfde koelbelasting te behouden.
Veiligheid
R290 is ontvlambaar en vereist specifieke veiligheidsmaatregelen tijdens de installatie en het onderhoud van R290-warmtepompen.
Aan de andere kant is R32 niet brandbaar, maar kan licht giftig zijn als het in grote hoeveelheden wordt ingeademd. Als u voor veiligheid kiest, zorg er dan voor dat u de juiste opstelling heeft voor uw favoriete warmtepomp.
Beschikbaarheid
R32 wordt op grotere schaal gebruikt in warmtepompen dan R290, dus het is mogelijk gemakkelijker verkrijgbaar en gemakkelijker om vervangende onderdelen voor R32-warmtepompen te vinden dan R290-warmtepompen.
Kosten
De kosten van R290 zijn over het algemeen lager dan R32 vanwege de lagere GWP- en ODP-waarden. Daarom zijn R290 warmtepompen goedkoper dan R32. De kosten van de warmtepomp zelf kunnen echter variëren, afhankelijk van de fabrikant, de grootte en de functies.
Bedrijfsdruk
R32 werkt bij een hogere druk dan R290. Dit kan zijn warmtepompen geschikter maken voor gebruik in grotere systemen waar een hogere druk vereist is, maar het kan het ook moeilijker maken om te hanteren en te onderhouden dan R290-warmtepompen.
Milieu-impact
Hoewel R290 een lagere GWP heeft dan R32, is het ook een koolwaterstofkoelmiddel dat kan bijdragen aan smogvorming als het in de atmosfeer lekt. R32 daarentegen is een fluorkoolstofkoelmiddel dat kan bijdragen aan de opwarming van de aarde als het vrijkomt.
Efficiëntie bij koudere temperaturen
R290-warmtepompen hebben een hogere prestatiecoëfficiënt (COP) dan R32-warmtepompen bij lagere buitentemperaturen, waardoor ze een betere keuze zijn voor koude klimaten. R32 warmtepompen daarentegen presteren beter bij hogere buitentemperaturen.
Energieverbruik
R32-warmtepompen verbruiken over het algemeen minder energie dan R290-warmtepompen vanwege hun hogere efficiëntie. Dit aspect kan resulteren in lagere bedrijfskosten gedurende de levensduur van het systeem en kan de aanvankelijk hoge prijs compenseren.
Geluidsniveau
R32-warmtepompen zijn over het algemeen stiller dan R290-warmtepompen vanwege hun lagere werkdruk en soepelere werking. Dit kan een belangrijke overweging zijn in woonomgevingen waar geluidsniveaus een probleem kunnen zijn.
Waar u op moet letten bij het kiezen tussen R290-warmtepompen en R32-warmtepompen
De keuze tussen R290- en R32-warmtepompen is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de specifieke toepassing, wettelijke vereisten, veiligheidsoverwegingen en persoonlijke voorkeuren. Hier zijn een paar factoren waarmee u rekening moet houden bij het kiezen tussen de twee opties:
Wanneer kan men R290 warmtepompen gebruiken?
Hier zijn enkele situaties waarin R290-warmtepompen een goede keuze kunnen zijn, specifiek voor verwarmings- en koelsystemen:
1. U heeft kleine tot middelgrote warmtepompen nodig: R290 is geschikt voor kleine tot middelgrote verwarmings- en koelsystemen, zoals woonhuizen, kleine bedrijven en kantoren. De hoge energie-efficiëntie en lage bedrijfskosten maken het een aantrekkelijke optie voor deze toepassingen.
2. Koude klimaten: R290 heeft een hoge prestatiecoëfficiënt (COP) bij lage omgevingstemperaturen, waardoor het een goede keuze is voor verwarmingstoepassingen in koude klimaten. Het kan betrouwbare en efficiënte verwarming bieden, zelfs wanneer de temperatuur onder het vriespunt daalt.
3. Milieuvriendelijke systemen: Zoals eerder vermeld, heeft R290 een zeer laag aardopwarmingsvermogen (GWP) van 3, waardoor het een uitstekende keuze is voor milieuvriendelijke verwarmings- en koelsystemen. Het is ook niet-corrosief en niet-toxisch, waardoor het een veilige en betrouwbare optie is.
4. Residentiële en commerciële opstellingen: R290-warmtepompen kunnen worden gebruikt in zowel residentiële als commerciële toepassingen, zoals woningen, kantoren en winkelruimtes. Ze kunnen efficiënte en betrouwbare verwarming en koeling bieden en tegelijkertijd de impact op het milieu verminderen.
5. Retrofit bestaande systemen: R290 kan worden gebruikt om bestaande verwarmings- en koelsystemen die andere koelmiddelen gebruiken achteraf aan te passen. Dit kan energiebesparing opleveren en de impact op het milieu verminderen zonder dat een volledige systeemvervanging nodig is.
Wanneer kan ik best R32 warmtepompen gebruiken?
R32 is een veelgebruikt koelmiddel in warmtepompen vanwege zijn hoge energie-efficiëntie, lage milieu-impact en naleving van de regelgeving. Hier zijn enkele situaties waarin R32-warmtepompen een goede keuze kunnen zijn:
1. Energie-efficiëntie: R32 heeft een hoge prestatiecoëfficiënt (COP), wat betekent dat het meer verwarmings- of koelvermogen kan bieden voor dezelfde hoeveelheid energie-input als andere koelmiddelen. Dit maakt het een uitstekende keuze voor toepassingen waar energie-efficiëntie een prioriteit is, zoals in woon- en commerciële gebouwen.
2. Naleving van de regelgeving: R32 voldoet aan de nieuwste koelmiddelregelgeving, zoals de EU-regelgeving voor F-gassen, die tot doel heeft het gebruik van koudemiddelen met een hoge GWP geleidelijk af te schaffen. R32 heeft een laag aardopwarmingsvermogen (GWP) van 675, veel lager dan oudere koelmiddelen zoals R410A.
3. Veiligheid: R32 is geclassificeerd als een A2L-koelmiddel, wat betekent dat het een lage ontvlambaarheidsclassificatie heeft en als veilig wordt beschouwd voor verwarmings- en koelsystemen. Het is ook niet-toxisch en niet-ozonafbrekend, waardoor het een veilige en milieuvriendelijke optie is.
4. Beschikbaarheid: R32 is overal verkrijgbaar en kan worden gebruikt in verschillende warmtepompsystemen, waardoor het een handige en kosteneffectieve optie is.
5. Kosten: R32 kan een kosteneffectieve optie zijn voor warmtepompen vanwege de hoge energie-efficiëntie en lage bedrijfskosten. Het vereist ook minder koelmiddel dan andere koelmiddelen zoals R410A, wat de installatie- en onderhoudskosten kan verlagen.
Het kiezen van het juiste koelmiddel voor een warmtepomp is een cruciale beslissing die van invloed kan zijn op de efficiëntie, veiligheid, kosten en milieu-impact van het systeem. R290 en R32 zijn twee veelgebruikte koelmiddelen die worden gebruikt in warmtepompen, elk met unieke kenmerken en toepassingen.
Hoewel R290 een geschikte keuze is voor milieuvriendelijke toepassingen, kleine en middelgrote toepassingen en koude klimaten, wordt R32 vaak gebruikt voor energie-efficiëntie, naleving van regelgeving, veiligheid en beschikbaarheid. Het is essentieel om een gekwalificeerde HVAC-professional te raadplegen om te bepalen welk koelmiddel de beste keuze is voor uw specifieke toepassing.