Wat is een warmtepomp en hoe werkt deze?

Een warmtepomp is eigenlijk een omgekeerde koelkast. In een koelkast wordt warmte opgenomen door een vloeistof, om vervolgens aan de achterkant deze warmte af te geven. Dit gebeurt door middel van verdamping en condensatie van koelvloeistoffen, ook wel koudemiddelen genoemd. Deze blijken een slechte invloed te hebben op het milieu en klimaat, hieronder is daar meer over te lezen.

In de koelkast verdampt het koudemiddel en neemt het warmte op. Dit kun je vergelijken met als je net onder een warme douche vandaan komt: het water op je lichaam gaat verdampen en onttrekt daarbij warmte aan de omgeving. Daardoor krijg je het snel koud. De ene stof verdampt sneller dan de andere stof. Alcohol verdampt bijvoorbeeld sneller dan water. Koelvloeistoffen doen dat nog veel beter.

Door een stelsel van buisjes in de koelkast, waar de druk laag is, krijgt het gasvormige middel de tijd om te verdampen en dus ook warmte op te nemen.

Nadat het koudemiddel door je koelkast is gestroomd, komt het aan de achterkant terecht bij een compressor. Deze zet het gas flink onder druk. Gassen die onder druk worden gezet warmen op en gaan condenseren: ze worden dus vloeibaar. Zo is de cirkel rond. Warmtepompen werken op dezelfde manier, maar geven dan de warmte af aan de cv-installatie of een boiler.

De warmtebron voor de warmtepomp

Een koudemiddel heeft een bron nodig om op te warmen. In je koelkast is dat de warmte die de kast in komt als je de deur opent of warmte van een lauwe pan soep die je erin hebt gezet.

Daarom wordt er gesproken over een “bron” voor je warmtepomp. Dit zijn enkele voorbeelden:

1. Lucht
2. Bodem
3. Water

Veel warmtepompen werken met luchtverwarming. Deze “lucht-water”- warmtepompen hebben een soort airco buiten staan. Hierin zit een ventilator die de koelvloeistof ‘opwarmt’. Bij een bodem-warmtepomp wordt de koelvloeistof door een buizenstelsel verticaal of horizontaal door de bodem geleid. Daar heb je wel ruimte voor nodig in de tuin en door de complexiteit is dit systeem duurder.

Aangezien koelvloeistoffen pas bevriezen bij -100°C, kunnen deze dus ook ‘warmte’ opnemen bij temperaturen onder nul. Om een zo hoog mogelijk rendement te halen is het belangrijk dat de temperatuur van de warmtebron zo hoog mogelijk is. Dat is lastig, omdat soms de buitenlucht het warmst is en soms de temperatuur van de bodem. Maar een warmtepomp kan slechts één bron gebruiken.

Hoe efficiënt is een warmtepomp?

“Een warmtepomp is 5x efficiënter dan een hr-ketel!”. Deze kreten heb je misschien wel eens eerder gehoord of gelezen. Onder optimale omstandigheden kan een warmtepomp met 1 kiloWatt stroom zo’n 5 kiloWatt warmte maken; een rendement van 500% dus.

Maar het rendement van een warmtepomp is niet het hele jaar gelijk. Dat hangt af van de temperatuur van de warmtebron, zoals dus de lucht of bodem. Is deze bron koud, dan is het rendement een stuk lager. Bovendien is een warmtepomp een trage verwarmer: hij moet dag en nacht als het ware blijven sudderen. Zou je dat niet doen, dan is er een hoge temperatuur nodig om ’s ochtends je woning snel op temperatuur te krijgen. Verwarmen met een hoge temperatuur kost veel meer stroom. Daarom moet je de warmtepomp ’s nachts aan laten.

Hoeveel stroom een warmtepomp verbruikt hangt van veel af. Bijvoorbeeld de grootte van je woning, het aantal personen, hoeveel warm water er gebruikt wordt en het rendement van de warmtepomp. Wel gaat men ervan uit dat je woning zo goed mogelijk geïsoleerd is, zodat er zo min mogelijk energie nodig is om je woning op te warmen.

In de praktijk wordt veelal een gemiddeld rendement over het hele jaar van 350% (3,5) gehaald. Dit is met de warmtepompen die werken met de beste rendementen. Je zou denken dat bij een rendement van 200% de warmtepomp ook efficiënter is dan een hr-ketel, maar dat is niet zo! Dat komt omdat uit gas meer energie is te halen dan uit stroom.

Warmte uit elektriciteit of gas

In elektriciteit en gas zit een bepaalde hoeveelheid energie (warmte). Dit heet de energiedichtheid.

Als je gas verbrandt, kun je daar maximaal 9,7 kWh warmte uit halen. Dit is te bereiken met een HR ketel die op 100% rendement werkt met een retourtemperatuur van minder dan 20°C, vergelijkbaar met vloerverwarming. In zeer goed geïsoleerde woningen met verwarming die op lage temperatuur werkt kan een HR ketel werken met een rendement van minstens 95% inclusief condensatiewarmte (retourtemperatuur onder de 40°C). Dat levert 9,2 kWh per m³ gas.

Bij elektriciteit gaat dit anders. Een elektrische kachel met een stroomverbruik van 2 kW die werkt op een rendement van 100% geeft 2 kW warmte per uur af. Alle warmte komt in de ruimte eromheen vrij.

Warmtepompen halen bij een hoge temperatuur van de warmtebron en een lage aanvoertemperatuur het hoogste rendement: ze kunnen dan met 1 kW stroom maximaal 4 tot 5 kW warmte maken.

Op de website liveheatpump.nl kun je een test zien in woningen in België en Nederland tussen warmtepompen en hr-ketels en de verbruiken daarbij.