Voor wie écht wil weten hoe een warmtepomp werkt – en waarom warmte opwekken nu is als sla verbouwen
Vraag maar eens hoe een warmtepomp werkt. Negen van de tien keer hoor je: ‘Als een omgekeerde koelkast.’ Ja, duh, dan weet je toch nóg niets? Want je weet toch ook niet hoe een koelkast werkt?
Om te weten wat je aan een warmtepomp hebt, moet je hem gaan snappen. Maar dan écht.
Ik leg het je uit: stap voor stap.
Wat is een warmtepomp?
Een warmtepomp is een apparaat dat vloeistof rondpompt. De vloeistof haalt op één plek warmte op, en geeft die op een andere plek weer af. Tussen het ophalen en afgeven verandert er iets: van temperaturen onder nul maakt de warmtepomp 40 tot soms wel 65 graden.
Dat doet hij superefficiënt. Met één kWh aan stroom maakt hij tussen de twee en ruim vijf kWh aan warmte: alsof hij vijf broden bakt van het deeg voor maar één brood.
Ja, ja, maar hoe werkt dat dan?
Door de buizen loopt geen water, maar een zogenaamd koudemiddel. Water gaat bij honderd graden koken, een koudemiddel soms al bij temperaturen van 25 graden ónder nul. De vloeistof gaat als een treintje langs vier stations.
I. Het eerste station is de warmte-ophaalplek, waar de vloeistof zich warmt aan de bron. Dat is bijvoorbeeld de buitenlucht. Zelfs als het licht vriest werkt de temperatuur van de buitenlucht als een vuurtje voor de vloeistof. Die verdampt, en in verdampte vorm neemt hij de temperatuur van de omgeving beter op. Denk maar aan het effect van een vluchtige vloeistof als nagellakremover op je hand: dat voelt koud aan, hij pakt jouw warmte af.
II. In dampvorm gaat de vloeistof naar het tweede station: een compressor. Die verhoogt de druk, en daarmee ook de temperatuur. Dat effect kennen we van een snelkookpan: het kookpunt van water is daar niet meer 100, maar 120 graden. Je rijst is eerder gaar.
III. Het derde station is de afleverplek: de plek waar de damp neerslaat op buizen met koud water. De damp condenseert en is weer vloeibaar. Hij geeft zijn warmte af aan het water in de buizen.
IV. Het laatste station is een zogenaamd expansievat: in dat vat gaat de druk er weer af. Hoe lager de druk is, hoe lager ook het kookpunt wordt. En dat is handig, als de nu afgekoelde vloeistof opnieuw langs de warmtebron gaat. Die verdampt dan juist op lagere temperaturen. Denk nu aan water koken, hoog in de bergen. Daar kookt het al op 90 graden. Het koudemiddel kan opnieuw langs de bron.
Dus de HR-ketel eruit en de warmtepomp erin?
Ja. Alleen is er één groot verschil: uit een warmtepomp komt meestal tussen de 30° en 55°. Uit een aardgasgestookte HR-ketel komt 90°. Je moet de warmte dus beter gaan vasthouden: dikke kans dat je je woning moet isoleren. En wie isoleert moet ook ventileren. En je moet de warmte beter gaan spreiden: vloer- of wandverwarming werkt beter dan slechts één radiator voor het raam.
Heb je een oud huis, met oude radiatoren?
Dan is het nog een hele klus.
Maar je krijgt er ook iets voor terug: een lage energierekening. Met wat je bespaart kun je de investering in je nieuwe installatie en je verbouwing terugbetalen.
En er is nog iets: veel warmtepompen kunnen ook koelen, wat prettig is als het aantal hittegolven toeneemt.
Maar, een warmtepomp maakt toch een takkeherrie?
Nee, de warmtepomp zelf maakt weinig geluid.
Wat je waarschijnlijk bedoelt is de buitenunit van een warmtepomp. Net als en airco zuigt hij met een ronddraaiende ventilator de buitenlucht aan. Vooral als het koud is moet de buitenunit hard werken. Hij kan dan tot 50 decibel aan geluid produceren. Dat is minder dan een vaatwasser (60 dB), maar meer dan het geluid van wind door de bomen in een stille slaapkamer (25 dB), zegt de Hoorstichting. Je kunt er van alles aan doen, en ze worden steeds stiller.
Warmte uit de schutting
Maar wat belangrijker is: de warmtepomp is niet getrouwd is met die buitenunit. Frits Verhoef, bewoner van een benedenwoning in De Pijp, plaatste bijvoorbeeld PVT-panelen: panelen die elektriciteit opwekken (PV) en die tegelijkertijd warmte van de zon en de buitenlucht (T) naar de warmtepomp brengen. Die panelen zijn muisstil. Meestal leg je de panelen op het dak. Maar Verhoef heeft geen dak, hij heeft slechts een tuin van 30 m2, waar hij ze als schuttingen omheen zette.
Buitenlucht is bovendien maar één van de mogelijke bronnen. En niet eens de beste. Ga maar na: op de koudste dagen, als we de meeste warmte nodig hebben, is de buitentemperatuur op z’n laagst.
Warmte uit de gracht, de tuin en de zon
Constantere bronnen zijn grachtenwater. Of de aarde in je tuin. Je kunt ook denken aan het riool: dankzij douche- en afwaswater is dat altijd zo’n 15 graden. Of de zon, die ervoor zorgt dat je in de zomer kokendheet water van je dak kunt halen. Dat kun je onder de grond opslaan, als wintervoorraad. En ga zo maar door.
Warmte zit echt overal.
Warmte maken is dus als je eigen sla verbouwen. Het kan altijd wel ergens: in de tuin, op het dak, op je balkon, in je kelder, of waar dan ook.
Wil je weten of jouw woning – nu al – geschikt is voor een warmtepomp?
Doe alsof je al een warmtepomp hebt: verlaag de maximale aanvoertemperatuur van je HR-ketel naar 55 graden. Gaat dat goed? Dan kun je zakken naar 50. Krijg je het koud? Dan weet je dat je een plan moet maken: vóór je een warmtepomp in huis haalt.
Dat hoef je niet alléén te doen.
Woon je in de buurt van Amsterdam? Dan kun je voor gratis en onafhankelijk advies naar het maandelijkse energiespreekuur van 02025.nl.
Kies altijd een onafhankelijke adviseur.
Helder verhaal, goed uitgelegd!
Maar twee minpunten aan de w.p.worden verzwegen: wat voor koudemiddel (de vloeistof in het systeem)
zit erin, en wat is het netto systeemrendement (nog los van netverzwaring etc.)?
In de meeste w.p. zittten HFKs, gehalogeneerde fluorkoolwaterstoffen, de zwaarste broeikasgassen die er bestaan, honderden malen agressiever voor het klimaat dan CO2. Die moeten eruit, want ze komen ooit bij lekkages in de atmosfeer, en ze zijn nauwelijks afbreekbaar. Daarom gaat de EU ze verbieden omdat er alternatieven zijn met minder gevaar. Let op: w.p.fabrikanten zwijgen als het graf over dit probleem!
Het netto rendement en de CO2-footprint van een w.p. wordt ook bepaald door het ketenrendement van de stroombron. Uit de grid, het net, komt stroom dat voor ca. 90% nog fossiel wordt opgewekt. Dat haalt een flink stuk technisch rendement van de w.p. weg, ook als je PV op je dak hebt, want die stroom gaat het net in en voedt niet direct de w.p. De w.p. bespaart dus, zolang onze stroom grotendeels fossiel is als de w.p. draait, nauwelijks CO2. Een goede HR-ketel doet het nauwelijks slechter, die moet je niet voortijdig vervangen.
Dag Martin,
Je hebt helemaal gelijk. Aan de eerste had ik niet gedacht, het vermelden ven de HFK’s. Ik weet dat dat bij de eerste warmtepompen speelde, maar ook dat er inmiddels voldoende groene alternatieven zijn. Ik ging er vanuit dat er nu wel voldoende regelgeving zou zijn om HFK’s in warmtepompen te verbieden. Als dat niet zo is, is dat een waardevolle toevoeging.
Je tweede opmerking had ik erin staan, maar was te groot en schuif ik door naar een volgend blog. Het is natuurlijk waar dat je zonnepanelen vooral stroom leveren in de zomer, en je warmtepomp de grootste vraag in de winter heeft. In Nederland werken we echter aan een mix van stroom uit zon en wind. ’s Winters hebben we meer wind. En natuurlijk heb je dan ook nog de grijze dagen zonder wind. We moeten zeker niet alleen warmtepompen installeren, en geen windmolens bijbouwen. We moeten nog veel meer groene stroom opwekken, en daar zijn we ook hard mee bezig. Het moet allemaal. En we moeten vooral ook ons verbruik halveren, en onze afhankelijkheid van hoge temperatuurverwarming afbouwen. We moeten dus isoleren, en op de koudste, windstille dagen misschien een extra trui aantrekken. We zullen dus ook ons gedrag moeten gaan aanpassen, en dat kunnen we best: nu zitten we ook met z’n allen binnen. Ik denk niet dat we de luxe hebben om te wachten tot alles perfect is. Er staat te veel op het spel. We moeten gaan;-). (zie ook mijn vorige blog)
Nog een aanvulling op de eerste vraag: vroeger werden slechte stoffen gebruikt. De laatste jaren gebruiken veel warmtepompen R401a. Dat is beter, maar nog steeds schadelijk. Nu switchen veel fabrikanten naar R32, of nog beter, de niet-schadelijke koudemiddelen zoals CO2, buthaan of andere stoffen.
Het voordeel van de meeste natuurlijk middelen is dat de warmtepomp makkelijk water van hogere temperaturen kan maken. Met gewone koudemiddelen (R401A) komt de compressor van een warmtepomp tot max. 55 graden.
Met CO2 als koudemiddel is dat rond de 70 graden.
Aldus ing. Dave van Dongen.
Dave stuurde me ook het onderstaande model van Lars Boelen:
Energie-inhoud 1m3 aardgas: 31,7 MJ = 8,8 kWh.
Warmte uit CV-ketel 100% rendement = 8.8 kWh/m3.*
Rendement STEG (een elektriciteitscentrale) = 60%
Elektriciteit uit een kuub gas = 5,10 kWh
Rendement LuchtWater-Warmtepomp = 3 sCOP
Rendement Bodemwarmtepomp = 5sCOP
Warmte uit 1 kuub gas in STEG (LWWP) = 15,30 kWh/m3
Warmte uit 1 kuub gas in STEG (WWWP) = 25,50 kWh/m3
Kan hoogcalorisch gas aan: CV nee, STEG ja
Afvang rookgas CO2: CV onmogelijk, STEG kan
Energie voor iets anders bruikbaar: CV nee, STEG ja
Compatible met zon en wind: CV nee, STEG ja
* Maar weinig ketels halen 100%, meestal 90%.
Gebruik en keuze van de juiste koelmiddelen wordt idd door veel WP fabrikanten liever niet nadrukkelijk besproken. De keuze voor natuurlijke koudemiddelen verdient meer aandacht. Steeds meer fabrikanten leveren producten welke bijvoorbeeld werken met propaan of butaan. Een niet onbelangrijk aspect van deze middelen is dat deze explosief zijn en daardoor maar beperkt binnenhuis kunnen worden gebruikt. De keuze voor CO2 is technisch niet zo gemakkelijk/niet mogelijk.
Een CO2 warmtepomp is beter toepasbaar als producent van warm water(denk daarbij aan een hotel voor de ringleiding van het tapwater). In de industrie is hiervoor wel een markt te vinden, waar leidingwater moet worden opgewarmd naar bijvoorbeeld 80 graden voor een industrieel proces.
Ik ben betrokken bij de ontwikkeling van het buurtwarmtpomp concept en kijk daarbij wel nadrukkelijk naar gebruik van type koelmiddel.
Voor de 1e stap van BWP 2.0 welke ook zonder aquathermie en WKO warmte levert tot zo nodig 80 graden is gekozen voor een propaan oplossing.
Dank Jakob, voor je aanvulling!