Wat is een warmtepomp? 

 

Warmtepompen zijn duurzame energiesystemen die onbenutte energie uit de omgeving, zoals buitenlucht, bodem of grondwater, omzetten in bruikbare warmte. In een warmtepomp wordt de relatief lage temperatuur van deze bronnen naar een hoger temperatuurniveau (max. 60 tot 65°C) gebracht. De werking van een warmtepomp is vergelijkbaar met die van een koelkast. Het principe is gebaseerd op het feit dat een koudemiddel bij verdamping energie nodig heeft en bij condensatie energie afstaat.

 

In de winter wordt met een warmtepomp via een verdamper warmte ontrokken uit bijvoorbeeld ventilatielucht, directe zonnestraling, grondwater of bodem. De warmte kan dan worden gebruikt voor het verwarmen van een gebouw en eventueel voor warm tapwater. Vanwege de relatief lage temperaturen wordt een warmtepomp vaak gecombineerd met een laag temperatuur verwarmingssysteem. Ook kan gebruik worden gemaakt van afvalwarmte uit ventilatielucht of afvalwater. Hierbij moet bedacht worden dat de capaciteit van deze bronnen beperkt is. Het is onmogelijk om een huis volledig te verwarmen met de energie uit de ventilatielucht. In de zomer kan het omgekeerde proces plaatsvinden en kan een gebouw worden gekoeld. Met een warmtepomp is het mogelijk om tegelijk warmte en koude af te nemen. Een combinatie met seizoensopslag is ook goed mogelijk. Onderstaand filmpje dat is gemaakt door IF technology (www.iftechnology.nl) geeft een aardig voorbeeld van een systeem met open bron. De principes van het warmtepompsyseem zijn echter gelijk.

 

demofilmpje

 

Warmtepompen kunnen zowel collectief als individueel (op gebouwniveau) worden ingezet. Efficiënte bronnen, zoals grondwater of de bodem, zijn relatief kostbaar in verband met de benodigde installaties. Het collectief gebruik maken van deze bronnen voor één of meerdere warmtepompen is daarom vaak voordeliger. Bij collectieve inzet moet een distributienet worden aangelegd om de individuele gebouwen te kunnen voorzien van warmte (en/of koude). Het leidingsysteem dat hiervoor nodig is hoeft niet geïsoleerd te worden gezien de relatief lage temperaturen uit de bron. Systemen met warmtepompen worden voor ruimteverwarming in de woningbouw nog niet zo lang toegepast. De systemen zijn nog volop in ontwikkeling.

 

zeg nu zelf, zo'n warmtepomp ziet er toch strak uit ...!

 

Werking

 

Er zijn veel verschillende soorten warmtepompen. In het kort is de werking als volgt;

 

1. Een vloeistof met een kookpunt lager dan de bron (lucht, water of grond) dient als transportmiddel van de warmte. In het verdampingsdeel wordt de vloeistof opgewarmd tot het temperatuursniveau van de buitenlucht. De vloeistof zal verdampen waardoor warmte aan de buitenlucht wordt onttrokken.

2. De verdampte vloeistof wordt vervolgens samengedrukt door een compressor. Hierdoor stijgt de druk en de temperatuur van de damp.

3. Vervolgens wordt de warmte aan de damp onttrokken en, via een warmtewisselaar, afgegeven aan bijvoorbeeld het water in een cv-installatie. De temperatuur van het cv-water stijgt en kan voor verwarming worden gebruikt. De temperatuur van de damp daalt en de damp condenseert in het condensorvat tot vloeistof. De vloeistof stroomt naar de verdamper waar het proces weer van voor af aan begint.

 

 

Als de transportvloeistof wordt samengeperst met behulp van een electrische compressor, is er sprake van een electrische warmtepomp. Bij gasgestookte warmtepompen wordt de compressor door een gasmotor aangedreven.

 

 

Bronnen

 

Bronnen waar met een warmtepomp warmte uit kan worden onttrokken:

 

• Natuurlijke bronnen zoals buitenlucht, directe zonnestraling, oppervlaktewater, grondwater en bodem

• Afvalwarmte uit ventilatielucht, afvalwater etc.

 

De keuze van de bron is afhankelijk van omgevingsfactoren, zoals bijvoorbeeld de beschikbaarheid van de bron, de mogelijkheid tot grondboringen en de aanwezigheid van afvalwarmtestromen. Per project dient een goede afweging gemaakt te worden met betrekking tot de warmtebron.

 

Grondwater als bron

Grondwater is vanwege de relatief hoge constante temperatuur een goede warmtebron. De watertemperatuur ligt het hele jaar rond de 12°C. In het algemeen is eerst een proefboring nodig om de waterkwaliteit en waterhoeveelheid van de bron te testen. Via het grondwater wordt in de winter warmte uit de bron onttrokken en gebruikt voor de verwarming van het gebouw. Het grondwater wordt vervolgens terug de grond in gevoerd en kan vanwege de relatief lage constante temperatuur in de zomer ook gebruikt worden voor koeling.

 

Grondwarmte als bron

De laatste jaren zijn er veel ontwikkelingen geweest op het gebied van dimensionering, materiaal, productie en kwaliteitsboring van de grondcollectortechniek. In veel gevallen is een warmtepomp met grondwarmte als bron de beste keuze. De temperatuur is op een diepte van ca. 1.5 m nog hoog genoeg om ook bij langere vorstperioden een warmtepompsysteem met een hoge jaarlijks gemiddelde COP te garanderen.

 

 

Om de warmte uit de grond te halen wordt gebruik gemaakt van een gesloten bronsysteem, bestaande uit kunststof leidingen (de collector), gevuld met een antivriesmengsel. Er kunnen zowel horizontale als verticale grondcollectoren worden gebruikt om warmte uit de grond te halen. De dimensionering van de grondcollectoren gebeurt aan de hand van de bodemgesteldheid en de verwarmingsbehoefte.

 

Horizontale grondcollectoren

Voor horizontale grondcollectoren is een diepte van 1.2 tot 1.5 m gebruikelijk. Op deze diepte kunnen grondcollectoren het hele jaar door voldoende warmte uit de grond onttrekken. De mogelijke warmteonttrekking ligt tussen de 20 en 40 W/m². Wij houden echer een veilige ontwerpgrondslag aan van 15 W/m².

 

Verticale grondcollectoren

Vanwege het relatief grote oppervlak dat nodig is voor horizontale grondcollectoren wordt steeds vaker gebruik gemaakt van verticale grondcollectoren, die op een diepte van 30 tot 100 m worden aangelegd. In watervoerende bodem of in zeer grondwaterrijke bodem kan de onttrekking wel 40 tot 100 W/m² bedragen. In een niet-watervoerende bodem wordt van een lagere opbrengst uitgegaan. In het Limburgse varieert de opbrengst per gebied. Wij gaan uit van een veilige ontwerpmarge van 35 W/m². De gesloten bronsystemen worden veelal toegepast in de woningbouw en kleinere utiliteit.

 

Aquifer als bron

Een aquifer is een watervoerende zandlaag. Een warmtepomp met een aquifer is enigzings overeenkomstig een warmtepomp met grondwater als bron. Bij een warmtepomp met een aquifer als bron wordt de warmte via het grondwater uit de warme bron onttrokken en gebruikt voor de verwarming van het gebouw. Het afgekoelde grondwater wordt vervolgens terug in de grond, in de koude bron gevoerd. In de zomer kan de koude via het grondwater uit de koude bron worden onttrokken voor de koeling van het gebouw. Bij een warmtepomp met grondwater als bron is sprake van één bron met een constante temperatuur.

Een warmtepomp met een aquifer wordt in de utiliteitsbouw vaak toegepast.

 

Lucht als bron

Het voordeel van lucht als bron is dat zij overal beschikbaar is en de kosten voor het aansluiten van de warmtebron relatief laag zijn. Nadeel is dat het rendement van een warmtepomp met lucht als bron een lager rendement heeft. Wel kan ook met lucht als bron een flinke energiebesparing worden verkregen. de ontwikkelingen van deze lucht-water warmtepompen gaat momenteel razendsnel. Wij houden ons op de hoogte van de laatste stand van zaken.

 

 

Afgiftesysteem

 

De energiebesparing die bereikt kan worden met een warmtepomp wordt voor een groot deel bepaald door het temperatuurverschil tussen warmtebron en afgiftesysteem. Hoe kleiner dit temperatuurverschil hoe hoger het rendement. Vanwege de relatief lage temperatuur van de warmtepomp wordt deze bij voorkeur gecombineerd met lage temperatuurverwarmingssystemen (LTV). Voorbeelden hiervan zijn vloer-, wandverwarming, vergrote radiatoren of convectoren. In alle gevallen is het van groot belang om al tijdens de ontwerpfase de afzonderlijke systeemcomponenten goed op elkaar af te stemmen.

 

 

Aandachtspunten

 

De volgende aandachtspunten zijn van belang bij de keuze van een warmtepomp:

 

• De aanwezigheid/ beschikbaarheid van bronnen (bijvoorbeeld een geschikte bodemlaag).

• Toepassing van een warmtepompsysteem vereist vroegtijdige inpassing in het bouwproces. De individuele warmtepomp voor een woning neemt meer ruimte in beslag dan een de ketel. Reserveer minimaal 1 x 2 m² en neem tijdig contact op met een leverancier.

• De prijs-prestatie verhouding van vooral de kleinere elektrische warmtepompen is laag. Dit is een gevolg van de hoge investering, hoge prijs van elektriciteit en het lage rendement (in primaire energie) van de opwekking van elektriciteit. Om de investeringskosten in de hand te houden wordt vaak gekozen voor collectieve warmtepompen. Dit is technisch goed mogelijk. De isolatie van het leidingnet en de individuele afrekening verdienen dan veel aandacht.

• De warmtevraag moet zo nauwkeurig mogelijk worden geschat. Een overschatte warmtevraag verlaagt het rendement van een warmtepomp sterk doordat de warmtepomp niet optimaal kan worden ingezet.

• Let op geluid en trillingshinder. Warmtepomp-systemen die hun warmte uit de buitenlucht halen, kunnen geluidsoverlast veroorzaken door de grote hoeveelheid lucht die ze verplaatsen.

• Het energiegebruik voor pompen en ventilatoren van de bron- en afgiftesystemen van warmtepompen varieert tussen de 5 en 20% van de gebruikte energie en is dus niet te verwaarlozen. Houd hiermee rekening bij de rendementsberekeningen. Er zijn milieuvriendelijke koudemiddelen voor compressie-warmtepompen (mengsels van koolwaterstoffen zoals propaan). Deze presteren beter dan de traditionele, milieu-onvriendelijke (H)CFK's.

• Warmtepompen kunnen ook voor verwarming van tapwater en koeling worden gebruikt.

• De overheid wil de aanschaf van energiezuinige apparatuur stimuleren. De aanschaf van een warmtepomp komt in bijna alle gevallen in aanmerking voor een premie of subsidie.

 

 

Subsidies

 

Bij het toepassen van warmtepompen zijn er verschillende mogelijkheden voor subsidies en fiscale instrumenten beschikbaar. Hieronder volgt een korte (niet complete) opsomming van instanties die zich hiermee bezighouden:

 

• Energie Investeringsaftrek (EIA), met deze regeling kan een gedeelte van de investering in energiezuinige apparatuur (o.a. warmtepompen) worden afgetrokken van de fiscale winst (www.senternovem.nl/eia ).

• VAMIL, met deze regeling van het Ministerie van VROM en Financiën worden investeringen in milieuvriendelijke bedrijfsmiddelen fiscaal aantrekkelijk gemaakt ( www.vrom.nl ).

• Groen beleggen, diverse banken hebben 'groene' beleggingsfondsen waaruit duurzame projecten gefinancierd kunnen worden tegen een rentetarief dat 1 à 2% lager ligt dan de marktrente (www.groenbeleggen.nl ).

• Bij het Ministerie van Economische Zaken kunt een een overzicht van door dit ministerie uitgevoerde stimuleringsregelingen bekijken ( www.minez.nl ).