Hoe warmtepompen zo energie-efficiënt mogelijk laten werken?

Verlaag de energiefactuur van uw klant

In de energietransitie is de warmtepomp een onmisbaar alternatief om gebouwen duurzaam te verwarmen. Toch luidt de kritiek vaak dat een warmtepomp te veel elektriciteitskosten met zich meebrengt en daardoor voor velen geen valabel alternatief is voor bijvoorbeeld een condensatieketel. Het komt er dus op aan om de warmtepomp zo energie-efficiënt mogelijk te laten werken. Wat bepaalt het energieverbruik en hoe kan je dit zoveel mogelijk beperken?

Soorten warmtepompen

Er zijn verschillende types elektrische warmtepompen. Het onderscheid is gebaseerd op de bron (lucht of bodem) en op de opstelling (monobloc of split). In die categorieën is nog eens een onderscheid te maken, bijvoorbeeld water-waterwarmtepompen bij bodem-waterwarmtepompen, maar in dit artikel gaan we vooral in op de klassieke lucht-waterwarmtepomp en de bodem-waterwarmtepomp (geothermie).

Welke componenten verbruiken energie?

Compressor

Een belangrijke energieverbruiker in een warmtepomp is de compressor. Die perst de dampen van de koelvloeistof samen, zodat de druk verhoogt en er een hogere temperatuur bereikt wordt. Hoe groter het verschil tussen de brontemperatuur en de afgiftetemperatuur is, hoe harder de compressor zal moeten werken, en hoe meer elektriciteit de warmtepomp dus zal verbruiken.

Een stabiele brontemperatuur, zoals bij een geothermische warmtepomp, zal resulteren in een warmtepomp met een beter rendement. Bij een variabele brontemperatuur, zoals bij lucht-waterwarmtepompen, zal het rendement uiteraard afhangen van de buitentemperatuur.

Circulatiepomp

Als we het volledige verwarmingssysteem bekijken, dan heeft ook de circulatiepomp een impact op het totale energieverbruik. Ingebouwde circulatiepompen moeten, conform EU-richtlijnen, een bepaald rendement halen. Naast dat rendement worden ook zaken als sluipverbruik in rekening gebracht bij het bepalen van een ErP-label voor de warmtepomp.

Elektrische weerstand

In veel warmtepompen zit een extra back-up, de elektrische weerstand. Die zorgt ervoor dat de warmtepomp toch voldoende warmte kan voorzien op momenten dat het kwik buiten onder de ontwerptemperatuur (bijvoorbeeld -5 °C) duikt. 

Een weerstand kan ook gebruikt worden om de temperatuur van het sanitair warm water te verhogen. Met een weerstand kan die temperatuur opgedreven worden tot 58 à 60 °C. Het hoeft geen betoog dat de elektrische weerstand een aanzienlijke impact kan hebben op het totaalrendement. Het komt er dus op aan om de warmtepomp zo te dimensioneren en te programmeren dat de weerstand zo weinig mogelijk moet aangesproken worden.

E-peil

Vroeger werd een warmtepomp met een elektrische weerstand onverbiddelijk afgestraft in de berekening van het E-peil van de woning. Tegenwoordig is dat niet meer het geval. Als de warmtepomp correct geselecteerd wordt in functie van het warmteverlies, dan blijft het extra verbruik van die elektrische weerstand binnen de perken.

De elektrische weerstand wordt echter wel nog afgestraft als volgens de berekening blijkt dat het vermogen van de warmtepomp niet voldoende is om de woning op te warmen. In tegenstelling tot vroeger betekent dat wel nog maar één à twee strafpunten in plaats van zeven of meer.

Enkele tips

• Zorg voor een beperkte legafstand bij het plaatsen van vloerverwarming (10 cm of kleiner). Een kleine afstand tussen de buizen zorgt namelijk voor een lagere aanvoertemperatuur en dus voor een hoger rendement van de warmtepomp.
• Bij het gebruik van zonnepanelen en een zonneboiler (hybridecombinatie), is het gebruik van een buffervat voor de energieopslag een must. Gebruik bij voorkeur een regeling die zowel zonne-energie als de WP aanstuurt. Opgelet, met een delta T van 5 graden Celsius (5 °C) kan een buffervat van 1.000 liter slechts 6 kWh leveren.
• De circulatiepomp staat bekend als een verbruiker. Het kan interessant zijn om een beperkte nachtverlaging toe te passen (max 1 à 2°C). Bepaalde fabrikanten raden dan weer aan om, met het oog op de toekomst, ervoor te zorgen dat ze zeer constant werkt, met een lage frequentie en dus ook ‘s nachts.
• Bij het gebruik van een boiler voor sanitair warm water (SWW) voorziet u het best een sanitair voorraadvat met een groter volume op lagere temperatuur (300 of 400 liter).
• Aan-/uittoestel met on-/off-compressor wordt best voorzien van een softstart om de hoge startstroom te vermijden. Een lage startstroom kenmerkt een invertergestuurde WP.
• Adviseer steeds het gebruik van een aparte kWh-teller, zo kan de eindgebruiker het opgenomen energieverbruik van zijn WP netjes volgen
• Een ringleiding met sanitaire pomp is een energievreter en tast de stratificering van het SWW-voorraadvat aan. Hierdoor moeten er meerdere laadcycli per dag voorzien worden.
• Zorg voor een een goede isolatie van de leidingen tussen binnen- en buitenunit.
• Zorg voor een constant primair debiet over de warmtepomp, ook als de ventielen van de verschillende verbruikers dicht staan.
• Een goede dimensionering van het toestel in functie van de toepassing is cruciaal. Overdimensioneren is niet goed voor het rendement van de WP.
• Laat een warmtepomp die werkt met buitenlucht het sanitair warm water overdag opwarmen. Door een hogere buitentemperatuur is het rendement beter, en eventuele geluidshinder wordt beperkt. In combinatie met een PV-installatie kan je op die manier ook onmiddellijk de opgewekte stroom verbruiken.

Omgevingsfactoren

Temperatuur

We hadden het al over de compressor die harder moet werken als het verschil tussen de brontemperatuur en de afgiftetemperatuur hoog is. Het is dus van groot belang om dat temperatuurverschil te allen tijde zo laag mogelijk te houden.

Bij geothermie is het belangrijk dat de putten correct gedimensioneerd zijn. Afhankelijk van de streek zit er veel of weinig beschikbare energie in de ondergrond. De putboorder weet waar en op welke diepte die energie beschikbaar is. Het gaat niet om hoe diep je boort, maar in welke grondlaag. Het stromen van grondwater en de samenstelling van de ondergrond zijn belangrijk.

Bij lucht-waterwarmtepompen is de opstelling van de buitenunit van groot belang. Recirculatie van lucht is daarbij te vermijden.

Het spreekt voor zich dat een warmtepomp het meest efficiënt werkt met lagetemperatuurafgiftesystemen, zoals vloerverwarming. Daarom is ook de inregeling van de vloerverwarming een belangrijke factor in de efficiëntie van het verwarmingssysteem. De debieten moeten correct verdeeld zijn over de verschillende circuits, afhankelijk van hoeveel warmte er afgegeven moet worden. Uiteraard kan hier ook het belang van een grondige isolatie van de woning niet onderschat worden. Lagetemperatuurafgiftesystemen werken immers pas optimaal als er weinig warmte verloren kan gaan.

Gebruik

Een voor de hand liggende, maar toch vaak onderschatte factor in de energie-efficiënt van verwarmingssystemen is de gebruiker van de woning. Het verwarmingssysteem mag nog zo efficiënt zijn als maar kan, als de gebruiker de thermostaat instelt op 25 °C in plaats van 20 °C, of vijf douches per dag neemt, dan zal het energieverbruik logischerwijs hoger liggen.

Afstand tussen binnen- en buitenunit

Een andere omgevingsfactor die de efficiënte van een lucht-waterwarmtepompsysteem beïnvloedt is de afstand tussen de binnen- en buitenunit (bij een splitsysteem). Hoe dichter die bij elkaar gepositioneerd zijn, hoe minder leidingafstand en hoe minder warmte er wordt verloren. Tot zo’n vijf meter leidinglengte is dat warmteverlies verwaarloosbaar. Daarna stijgt het wel snel. Om het rendementsverlies zoveel mogelijk te beperken gebruikt u dus best goed geïsoleerde koelleidingen.

Een aanbevolen maximumafstand tussen beide units is dertig meter, maar dan moet u wel rekening houden met een rendementsverlies van ongeveer tien procent. Toch is het niet altijd mogelijk om de units dicht bij elkaar te plaatsen, omwille van het zicht, maar vaak ook omwille van het geluid dat zo’n buitenunit produceert. Vanaf de perceelsgrens moet je dan ook aan een bepaalde akoestische norm voldoen. Wordt die overschreden, of is de warmtepompunit storend voor de buren, dan kan de bouwheer verzeild geraken in een onaangenaam conflict.

De warmtepomp zelf

Daarnaast is het natuurlijk ook belangrijk dat de warmtepomp zelf goed ontworpen is en degelijk in mekaar steekt. De efficiëntie van de warmtepomp wordt dus voor een groot deel al in de ontwerpfase bepaald.

Ontdooiing

Bij lucht-waterwarmtepompen is er in een bepaalde periode van het jaar nog een extra verbruiksfactor, namelijk de ontdooiing van de buitenunit.

Bij een buitentemperatuur van zo’n 2 °C zit er veel vocht in de lucht. Dat vocht slaat aan op die buitenunit en wanneer de temperatuur onder het vriespunt zakt, vriest de buitenunit dicht. De warmtepomp kan die zelf ontdooien, door zijn koelkring om te draaien en warmte te onttrekken uit de woning. Die warmte kan uit het boilervat gehaald worden, of uit de vloerverwarming. Die laatste optie is efficiënter, omdat het om lagetemperatuurwarmte gaat die in het verleden aan een goed rendement is opgewekt.

Een correcte opstelling van de condensafvoer speelt daarnaast ook een grote rol in de efficiëntie van de ontdooiing.

Dimensionering

Bij de dimensionering van het warmtepompsysteem moeten dus de voorgaande factoren in rekening gebracht worden.

Een warmteverliesberekening gebeurt steeds met de meest extreme omstandigheden in gedachten, zoals een buitentemperatuur van -10 °C terwijl er maximaal warmte gevraagd wordt in elke ruimte van de woning. In ons klimaat is het niet aangewezen om de keuze van de warmtepomp daarvan te laten afhangen. Het grootste deel van de tijd is het immers +10 °C.

Het is beter om een iets kleinere warmtepomp te kiezen, zodat ze in het tussenseizoen zo efficiënt mogelijk werkt. In de winter zal de elektrische weerstand dan wel iets vaker moeten bijspringen, maar die beperkte meerkost weegt heel vaak niet op tegen de efficiëntiewinst in de tussenseizoenen. Een basisregel kan zijn dat een lucht-waterwarmtepomp 100% vermogen moet kunnen leveren bij een buitentemperatuur tot pakweg -7°C. 

Modulerende warmtepompen

Tegenwoordig zijn lucht-waterwarmtepompen – maar ook steeds vaker geothermische warmtepompen – vaak modulerend. Een modulerende warmtepomp heeft geen buffervat nodig en werkt veel constanter dan een warmtepomp die voortdurend in- en uitgeschakeld wordt. Zo wordt ook slijtage aan onderdelen beperkt. De dimensionering blijft dus belangrijk, maar de impact is kleiner geworden door moduleerbare warmtepompen.

COP, SCOP, SEER en SPF

COP | prestatiecoëfficiënt: De Coëfficiënt of Performance geeft de verhouding weer tussen de energie die een warmtepomp nodig heeft om energie uit de omgeving te onttrekken en de warmte die het systeem produceert. Stel dat een warmtepomp 1 kW aan elektriciteit nodig heeft om 5 kW warmte te produceren, dan heeft die warmtepomp een COP van 5.

SCOP | seizoensrendement verwarming: Voor (modulerende) warmtepompen is de COP niet erg bruikbaar. Er wordt immers niet aangegeven of de COP in vollast of deellast gemeten moet worden, en met een niet-constante buitentemperatuur kan de COP schommelen doorheen het jaar. De Seasonal Coëfficiënt of Performance (SCOP) is een betere waarde om warmtepompen met elkaar te vergelijken op het vlak van efficiëntie. Daarbij wordt immers de gemiddelde efficiëntie gemeten over het hele jaar, in functie van het buitenklimaat en de te verwachten afgiftetemperatuur. Hoe hoger de SCOP-waarde, hoe zuiniger het toestel.

 SEER | seizoensrendement koeling: Seasonal Energy Efficiency Ratio (SEER) is vergelijkbaar met de SCOP-waarde, alleen gaat het hier om het seizoensrendement bij koelen in plaats van verwarmen.

 SPF | seizoensprestatiecoëfficiënt: De Seasonal Performance Factor (SPF) of seizoensprestatiecoëfficiënt geeft het werkelijke rendement weer van een specifieke warmtepomptoepassing en wordt berekend over het volledige stookseizoen. Er wordt daarbij ook rekening gehouden met eventuele randapparatuur. Fabrikanten kunnen deze coëfficiënt dus niet gebruiken om hun warmtepompen aan te prijzen. De SPF is een van de parameters die gebruikt worden om het E-peil van een woning te bepalen.

Regeling

Slimme programmatie

Net zoals bij een klassieke verwarmingsketel is ook bij warmtepompen een slimme programmatie belangrijk om onnodig energieverbruik te voorkomen. Zeker in combinatie met fotovoltaïsche panelen kan er heel wat bespaard worden door de warmtepomp te laten werken op het moment dat er veel elektriciteit wordt opgewekt door de panelen. De meeste fabrikanten bieden zo’n ‘eigenverbruikfunctie’ wel aan.

Weersafhankelijk

Daarnaast zijn weersafhankelijke regelingen de standaard bij elke fabrikant. Daarbij wordt met een sensor de buitentemperatuur gemeten om op basis daarvan de warmtepomp te laten werken.

Een volgende stap is wellicht dat de temperatuur niet meer met een buitenvoeler gemeten wordt, maar dat die online doorgestuurd wordt vanop een server van de fabrikant. Wellicht zal het in de toekomst dan ook mogelijk worden om met weersvoorspellingen te werken, waardoor de warmtepomp nog beter kan anticiperen op de veranderende buitentemperatuur.

Koelmiddel

Te verwachten valt dat ook koelmiddelen nog efficiënter zullen worden. Ook dat zal bijdragen aan de algemene energie-efficiëntie van een warmtepomp. 

Capaciteitstarief 2022

Vanaf 2022 voert de VREG, de Vlaamse Regulator voor de Elektriciteits- en Gasmarkt, het capaciteitstarief in. Dat houdt in dat de netkosten grotendeels berekend zullen worden op basis van het piekverbruik, en niet meer op basis van de afgenomen kWh. Wie zijn verbruik spreidt zal op jaarbasis beter af zijn met dat nieuwe tarief. Toch rijst de vraag welk effect het zal hebben op warmtepompen. De VREG maakt zich sterk dat duurzame systemen erdoor gefaciliteerd zal worden, maar fabrikanten zijn voorlopig nog argwanend tegenover de beloftes.

Hoe dan ook zal het nodig zijn om warmtepompen op de juiste momenten te laten werken. Fabrikanten zullen dus nog meer moeten inzetten op slimme programmeringsmogelijkheden van hun warmtepompen. Allicht zal men ook verder streven naar een constante werking op een laag vermogen. Eigen PV-stroom verbruiken om de warmtepomp aan te drijven zal uiteraard blijven voordeel opleveren.

Misschien zullen er ook meer warmtepompen met een buffervat geïnstalleerd worden, zodat een deel van de energie kan opgeslagen worden om later te verbruiken.

Aanvankelijk was ook sprake van een tarief voor de injectie van zonnestroom op het net. Die plannen zijn voor onbepaalde tijd uitgesteld.