Warmtepompen

Warmtepompen: principe en toepassingen

Inleiding

Een warmtepomp wordt gebruikt voor het opwekken van warmte en koude voor het verwarmen en/of koelen van een ruimte en voor het maken van warm tapwater. Het principe van een warmtepomp is het verplaatsten van warmte van de bron naar de afgifte of warmte te leveren en om te koelen kan het proces omgekeerd worden waarbij de warmte wordt verplaatst van de afgifte (van de koeling) naar de bron. Het voorbeeld van een warmtepomp die iedereen kent is de koelkast. De algemene werking van een warmtepomp is omschreven in module I450.

Algemene informatie over de warmtepomp kan ook gevonden worden in ISSO-handboek HBbi Bouw- en installatietechniek Deel 8- Duurzame energietechniek hoofdstuk 1 .

Toepassingen (afgifte)

In het energievademecum worden de verschillende praktische toepassingen voor afgifte beschreven. Zoals boven omschreven zijn er in de bouw 3 toepassingen voor een warmtepomp. Deze toepassingen worden ook vaak in combinatie gebruikt.

1. Ruimteverwarming (zie ook Energievademecum deel 7, paragraaf 7.3.3)
2. Ruimtekoeling (zie ook Energievademecum deel 8, paragraaf 8.3.3)
3. Warm tapwater (zie ook Energievademecum deel 9, paragraaf 9.3.6 en 9.3.7)

Er zijn veel verschillende soorten warmtepompen, maar wat deze allemaal gemeen hebben zijn de volgende 3 onderdelen;

1. Bron medium (lucht of water)
2. Omzetting (compressie of absorptie; elektrisch of op gas)
3. Afgifte medium (lucht of water)

COP  =  Q_warmte,koude / Q_gebruik

De efficiëntie van een koelmachine of een warmtepomp wordt uitgedrukt met een COP, ofwel Coëfficient of Performance. Dit getal geeft de verhouding weer tussen het energieverbruik van de omzetter en de nuttige hoeveelheid warmte- of koude-energie die geproduceerd wordt. De COP van een warmtepomp toegepast in de bouw is ongeveer 4 a 5.

Aandachtspunten

Om een warmtepomp efficiënt toe te kunnen passen zijn er een aantal voorwaarden en aandachtspunten die te vinden zijn in het energievademecum (bovenaan deel 7, 8 en 9)

• Afgiftesysteem

Voor een optimaal rendement moet het temperatuurverschil tussen de bron en de afgifte niet te groot zijn, daarom zal er gebruik gemaakt moeten worden van Lage temperatuurverwarming (LTV) en Hoge temperatuurkoeling (HTK). Voorbeelden zijn vloerverwarming, plafondkoeling en LTV radiatoren (deze zijn groter dan standaard radiatoren).

Een warmtepomp is om deze reden alleen efficiënt bij een lage warmtevraag en impliceert dus toepassing van hoogwaardige isolatie en hoge luchtdichtheid

• Eigenschappen van de bron

Efficiëntie (COP)

Zoals gezegd moet het temperatuurverschil tussen de bron en de afgifte niet te groot zijn. Buitenlucht kent grote temperatuurfluctuaties en zal daarom niet altijd een hoog rendement hebben. Diepe bodemlagen hebben de minste temperatuurfluctuaties en zijn daarom vaak het meest efficiënt.

Noodzaak en mogelijkheid tot regeneratie van de bron; Bij warmte-onttrekking aan de bodem zal deze op termijn in temperatuur dalen waardoor het rendement van de warmtepomp afneemt. De temperatuur van de bodem moet daarom gedurende het jaar (of gedurende enkele jaren) weer in balans gebracht worden.

• Plaatsing

Reserveer in een woning minimaal 0,6 x 0,6 m² voor de warmtepomp. Ook is het gewicht veel hoger dan dat van een CV-ketel, ordegrootte 150 tot 200 k. Verder dient er rekening gehouden te worden met de trillingen het geluid dat de warmtepomp kan veroorzaken. Bovendien heeft een warmtepomp met als bron buitenlucht ook nog een buitenunit nodig.

Indeling naar bron en afgifte

De warmtepompen worden vaak ingedeeld in categorieën naar het medium van de bron en het medium van de afgifte. Daarbij wordt eerst de bron genoemd en daarna de afgifte. ISSO heeft zogenaamde snelinspectieprotocollen ontwikkeld met aandachtspunten voor warmtepompen in de verschillende categorieën is een link opgenomen.

1. lucht/lucht
   1. Retour ventilatielucht / (voor)verwarmen/koelen ventilatielucht (let op verschil met warmteterugwinning!).
   2. buitenlucht / (voor)verwarmen/koelen ventilatielucht.
2. lucht/water (zie ook ISSO HBbi deel 8; paragraaf 1.2)
   1. retour ventilatielucht / verwarmen tapwater of water voor vloerverwarming (warmtepompboiler)
   2. buitenlucht / verwarmen tapwater of water voor vloerverwarming (warmtepompboiler)
3. water/water
   1. bodemopslag (WKO) / verwarmen/koelen water voor ruimteverwarming; verwarmen tapwater (zie ook ISSO HBbi deel 8; paragraaf 6.3.1 en Leerbundel EB WKO)
   2. oppervlaktewater / verwarmen/koelen water voor ruimteverwarming; verwarmen tapwater
   3. zonneboiler / verwarmen water voor ruimteverwarming en/of warm tapwater

Hybride warmtepomp

Met name bij bestaande (woning)bouw is het niet altijd mogelijk om de volledige warmtevraag te realiseren met een warmtepomp omdat bijvoorbeeld de woning niet voldoende geïsoleerd kan worden. Daarom wordt tegenwoordig vaak gekozen voor een hybride warmtepomp. Dit is een warmtepomp in combinatie met een ander opwekkingstoestel dat de piekvraag voor zijn rekening zal nemen. Meestal is dit een CV-ketel op gas. Een hybride warmtepomp kan bestaan uit twee losse toestellen of één apparaat waarin de CV-ketel en warmtepomp zijn gecombineerd. Zie ook ISSO HBbi deel 8; paragraaf 1.3.

Praktijkvoorbeelden

Op de website Podium duurzame gebouwen van RVO worden verschillende projecten omschreven die gebruik maken van een warmtepomp. Op deze kaart zijn de projecten met een warmtepomp van deze database weergegeven.