Hoe werkt een warmtepomp

De werking van een warmtepomp is te vergelijken met het principe van een koelkast of een airconditioning. In plaats van te koelen zal het systeem de omgeving verwarmen. Het principe is hetzelfde maar dan omgekeerd. Vergeleken met de cv-ketel is er wel een groot verschil. Een warmtepomp verhit het verwarming systeem niet tot 60 graden Celsius maar levert een gemiddelde temperatuur van 38 graden Celsius. De warmtepomp zal daardoor de gehele dag werken om een huis warm te houden.

Verschillende systemen

Bron: Bryn Pinzgauer, Flickr (CC BY-2.0)

De warmtepomp als vervanging voor de cv-ketel in een woonhuis kan worden toegepast met behulp van verschillende systemen. De werking van deze systemen berusten allemaal op hetzelfde principe. De warmte die nodig is om een huis te verwarmen wordt door deze systemen ieder op een andere wijze verzameld, daar zit het verschil.

Lucht/lucht warmtepomp

De lucht/lucht warmtepomp verzamelt warmte uit de buitenlucht en blaast deze het woonhuis in. Dit systeem lijkt op een omgekeerde airconditioning. Ook is het mogelijk met dit systeem het huis tijdens warme dagen te koelen. De lucht/lucht warmtepomp werkt niet goed als het buiten erg koud is, er moet dan veel buitenlucht verwerkt worden om warme lucht te produceren.

Lucht/water warmtepomp

Het lucht/water-systeem heeft een hoger rendement omdat met de warmte die uit de buitenlucht wordt gehaald water wordt opgewarmd tot 38 graden Celsius. Dat water wordt gebruikt om de woning te verwarmen. Ook dit systeem heeft er moeite mee om goed te blijven werken als het buiten vriest. Tevens kan met dit systeem het huis worden gekoeld tijdens de warme zomerdagen.

Water/water warmtepomp

Het voordeel van dit systeem is dat er gratis warmte uit water wordt gehaald, des te groter de warmtewisselaar des te hoger het rendement. Deze systemen zijn omvangrijk maar degelijk. Water dat tijdens de zomer wordt verwarmd kan ondergronds met een warmteput worden opgeslagen en in de winter gebruikt worden om het huis te verwarmen. Ook rivierwater en meren zijn geschikt voor dit principe aangezien dit water nooit allemaal bevriest tijdens de winter, een minimale watertemperatuur van 4 graden is voldoende om met dit systeem een huis te verwarmen.

Principewerking van een warmtepomp

Bron: Cambridgebayweather, Flickr (CC BY-SA-2.0)

Het principe van een warmtepomp is vergelijkbaar met een omgekeerde koelkast. Een koelkast haalt warmte uit de kast en brengt deze naar buiten via de koelspiraal aan de achterkant van de koelkast. Een warmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht en brengt deze naar binnen met een warmtewisselaar, vergelijkbaar met de koelspiraal aan de achterkant van de koelkast. De warmtepomp haalt door middel van een koelmiddel, gas, warmte uit de buitenlucht. Als dit koelmiddel wordt samengedrukt tot vloeistof zal deze opgenomen warmte vrijkomen. Het op druk brengen van het koelmiddel gebeurt met een compressor, het koelmiddel zal tot vloeistof samengedrukt worden waardoor deze warm wordt, die warmte wordt met een warmtewisselaar in huis geblazen. Door het koelmiddel weer tot gas te laten expanderen, dus van druk af gaat, zal het gas kouder worden. Als dit gekoelde gas, in de buitenlucht, door een spiraal wordt geleid zal het gas weer opwarmen. Door het opgewarmde gas te comprimeren tot vloeistof komt deze warmte weer vrij. Deze cyclus kan eindeloos worden herhaald. Ook als het buiten streng vriest zal het gas warmte uit de buitenlucht opnemen omdat het koelmiddel afkoelt tot -60 graden Celsius als het weer tot gas expandeert. Dat gas wordt door de buitenlucht opgewarmd tot -20 graden Celsius, 40 graden warmer. Door dit gas weer samen te drukken tot vloeistof zal de temperatuur flink stijgen, ongeveer 40 graden Celsius. Deze warmte wordt gebruikt om het huis te verwarmen.

Voordelen van een warmtepomp

Het grote voordeel van een warmtepomp is dat er geen aardgas, kolen of stookolie meer gebruikt wordt om het huis te verwarmen. Dit komt ten goede aan de uitstoot van koolstofdioxide, mits de warmtepomp op groene-stroom werkt. Een ander voordeel is dat het huis een constante binnentemperatuur heeft. Met een cv-ketel pendelt de temperatuur tussen de 15 en 25 graden Celsius om het gasverbruik te beperken. De warmte die vrijkomt met een warmtepomp is efficiënter dan met een gasgestookte cv-ketel, dat wil zeggen dat het rendement van de elektrische energie die nodig is om een warmtepomp te laten werken veel hoger ligt dan met een gas gestookte cv-ketel. Een goede cv-ketel heeft een rendement van 95% terwijl het rendement van een warmtepomp tot 300% kan oplopen. Een warmtepompinstallatie kan ook dienen als koelsysteem tijdens warme zomerdagen.

Nadelen van een warmtepomp

Een groot nadeel is de investering van een warmtepompsysteem. De installatie zelf is niet goedkoop en het huis moet goed geïsoleerd zijn. Extra ventilatiekanalen zijn dan ook een vereiste omdat een geïsoleerd huis geen verse lucht binnenlaat. De opwarming van het huis is trager omdat de watertemperatuur lager is dan die van een cv-ketel. Een water/water warmtepomp heeft als nadeel nogal omvangrijk te zijn aangezien er warmteputten en veel leidingen aangelegd dienen te worden.

Kosten warmtepomp tijdens gebruik

Bron: Clker Free Vector Images, Pixabay

Een warmtepomp zal tijdens de koude dagen dag en nacht draaien, dat is nodig om het huis warm te houden. Het stroomverbruik van een huishouden zal dus flink stijgen. Een gemiddeld stroomverbruik van een gemiddeld huishouden in Nederland per jaar is 4000 kWh, in combinatie met een warmtepomp zal het jaarlijks stroomverbruik 100% toenemen, totaal 8000 kWh. Het gasverbruik van een gemiddeld huishouden in Nederland is jaarlijks 2000 M³, door gebruik te maken van een warmtepomp en elektrisch te koken zullen deze kosten wegvallen. Anno 2019 betaalt een gemiddeld huishouden voor stroom en gas €2000,- per jaar, 4000kWh stroom en 2000 M³ gas. Met een warmtepomp is dat €1500,- per jaar voor 8000kWh stroom. De besparing per jaar is dan €500,-.
De installatie van een lucht/lucht warmtepomp, een van de goedkoopste systemen, kost anno 2019 €4000,- tot €8000,-. Hiervoor is subsidie te krijgen van de overheid, deze subsidie is aanzienlijk en kan enkele duizenden euro's zijn, afhankelijk van de grote van de installatie.