Hybridewarmtepomp: een handige tussenoplossing?

Verwarmen met een warmtepomp is geen vanzelfsprekendheid voor elk woningrenovatieproject, omdat de gebouwschil eerst voldoende geïsoleerd moet zijn. Een hybridewarmtepompsysteem kan dan een tussenoplossing bieden, in afwachting van een grondige renovatie. Zo wordt er toch energie bespaard en gaat de CO₂-uitstoot naar beneden. 

Wat is een hybridewarmtepomp?

Een hybridewarmtepomp is een combinatie van een warmtepomp en een tweede warmtebron. Dat kan een brandstofgestookte ketel zijn, maar ook een elektrische ketel of zelfs stadsverwarming/warmtenet. Een hybridewarmtepomp ‘pur sang’ combineert beide functies in één omkasting. Zo’n toestel kan dan op drie manieren de woning, en eventueel sanitair warm water, verwarmen: enkel met de warmtepompfunctie, enkel met de ketelfunctie of een combinatie van beide. Die werking is niet te vergelijken met een bivalent systeem, waarbij de twee apparaten nooit gelijktijdig werken.

Werking

Afhankelijk van de energieprijzen of CO₂-factor van respectievelijk gas, gasolie en elektriciteit en rekening houdend met de buitentemperaturen, maakt de hybridewarmtepomp gebruik van een intelligente regeling, die inschat welke energiebron op welk moment het hoogste rendement of de laagste uitstoot heeft. Als de warmtevraag bijvoorbeeld te hoog is of de buitentemperatuur te laag, zal de verwarmingsketel in actie schieten. In de andere gevallen is de warmtepomp de aangewezen warmtegenerator. Een gelijktijdige werking van beide warmtegeneratoren kan ook.

Bij een bivalente opstelling is de warmtepomp steeds de primaire warmtegenerator, andere toestellen worden dan benoemd als tweede warmtegenerator. De eerste warmtegenerator werkt volgens de ingestelde stooklijn bij een bepaalde buitentemperatuur, bijvoorbeeld +16 °C, tot aan het bivalentiepunt op dezelfde stooklijn, bijvoorbeeld +5 °C.  Dan neemt de tweede warmtegenerator over of springt hij bij. Dat kan via de stooklijn, maar ook op basis van de energieprijs of CO₂- impact.

Vanaf het bivalentiepunt zijn er twee opties:

• warmtepomp en tweede warmtegenerator
• alleen de tweede warmtegenerator

Sanitair warm water

De sanitairwarmwaterfunctie is prioritair. Het systeem functioneert net zoals we hiervoor besproken, met het verschil dat er geen begintemperatuur ingesteld wordt. Als er een antilegionellabehandeling gevraagd of vereist is, wordt de tweede warmtegenerator daarvoor gebruikt. Voor sanitair warm water is er wel een opslagvat vereist. Zonder zo’n vat verloopt de tapwatervoorziening via de ketel (doorstroomprincipe).

Een hybridewarmtepomp is vooral interessant in woningen die slechts beperkt werden gerenoveerd

Wanneer is een hybridewarmtepomp interessant?

Een hybridewarmtepomp is vooral handig in woningen die slechts beperkt werden gerenoveerd. Omdat er wordt gekoppeld aan de bestaande installatie zijn er weinig breekwerken nodig. Een hybridesysteem wordt vaak gezien als een tussenfase richting een volwaardig warmtepompsysteem. 

De verwarmingsketel zal in de piekperiodes – voornamelijk in de winter en bij bereiding van tapwater als er geen warmwatervat is – gebruikt worden, terwijl de warmtepomp zal instaan voor de basislast. Bij meer en betere isolatie van de woning zal de werking van de warmtepomp meer prioriteit krijgen, omdat de warmtevraag in piekperiodes zal verkleinen.

Niet relevant voor nieuwbouw

Als de vraag voor sanitair warm water zeer hoog is in vergelijking met het nodige vermogen voor ruimteverwarming, dan kan een hybride-oplossing ook een uitkomst bieden.

Algemeen gesproken is een hybridewarmtepompsysteem dus niet relevant voor nieuwbouw, aangezien de woning dan al voldoende geïsoleerd is.

Wanneer is de  bestaande installatie ongeschikt? 

Een hybridewarmtepomp of -systeem kan in principe gecombineerd worden met elk afgiftesysteem. Het is wel duidelijk dat afgiftesystemen die op lage temperatuur werken beter presteren dan afgiftesystemen op hoge temperatuur. Het potentieel hangt ook grotendeels af van de sturing, en hoe die met verschillende situaties kan omgaan. 

Soorten hybridewarmtepompen 

Algemene opbouw

Een lucht/water-hybridewarmtepomp bestaat uit twee belangrijke delen: het buitendeel, dat een split- of monoblockwarmtepomp kan zijn, en het binnendeel, dat de regeling bevat, en in het geval van een splitopstelling ook de condensor. Moet er ook sanitair warm water gemaakt worden, dan is een opslagvat noodzakelijk. Dat kan een losse boiler zijn, of een systeem waarbij de regeling en de boiler geïntegreerd zijn. 

Een hybridewarmtepompverwarmingssysteem kan ook bestaan uit twee of meerdere losse warmtegeneratoren die samen een hybrideoplossing vormen, zoals een splitwarmtepomp gecombineerd met een ernaast staande verwarmingsketel, of een monoblocwarmtepomp die buiten opgesteld staat in combinatie met een verwarmingsketel die zich in de opstellingsruimte bevindt, enzovoort.

Onderscheid in ontwerp

Een belangrijk onderscheid bij hybridewarmtepompsystemen is het volgende: is het hybridesysteem ontworpen door de fabrikant, en zijn de aansturingen van de warmtepomp en ketel dus op elkaar afgestemd, of heeft de installateur zelf een samenstelling gemaakt? In dat laatste geval moet de installateur vaak zelf een regeling opbouwen. 

Bij een splitopstelling zijn de warmtepompunits verbonden via koeltechnische verbindingen, de leidingen waar het koelmiddel door stroomt. Bij monoblockwarmtepompen zit het koeltechnische deel in het buitendeel, waardoor er enkel CV-waterleidingen van het buitendeel naar binnen gebracht worden.

Installatie

Vooraleer een hybridesysteem te installeren komt het erop aan om de juiste vragen te stellen om de haalbaarheid te evalueren en de kosten bepalen.

Volgende zaken moeten zeker geweten zijn:   

• Welke functies moet de warmtepomp vervullen (verwarming, koeling, sanitair warm water)?
• Is de elektrische installatie conform of niet-conform? 
• Voldoet het beschikbaar vermogen en de kalibratie van de elektriciteitsteller om er een warmtepomp mee aan te drijven?
• Wat is de behoefte aan warmtevermogen nadat de voorziene verbouwingen en/of renovaties voltooid zijn?
• Wordt alleen de oude warmteopwekker door een warmtepomp vervangen, of wordt een combinatie van warmteopwekker en warmtepomp voorzien?
• Wordt het warmteafgiftesysteem aangepast naar een laagtemperatuurafgiftesysteem?

Vermogen bepalen

Om het benodigde vermogen te bepalen is een warmteverliesberekening nodig. Bij een hybride-opstelling kan er uit meerdere opties gekozen worden qua vermogen, aangezien de tweede warmtegenerator warmte kan bijleveren.

Vooraleer een hybridesysteem te installeren komt het erop aan de juiste vragen te stellen om de haalbaarheid te evalueren en de kosten bepalen

De keuze van het vermogen van beide systemen hangt af van het project. Als de eindklant zijn gebouw in de toekomst sterk wil isoleren, dan is het belangrijk dat de warmtepomp nu al kan instaan voor honderd procent van het benodigde verwarmingsvermogen. In afwachting van de renovatie kan de verwarmingsketel dan het tijdelijke vermogenstekort opvangen. 

Regeling

Als de hybride-installatie van een elektronische sturing is voorzien die geschikt is om een hybrideverwarmingssysteem aan te sturen, is er normaal een procedure voorzien in de handleiding van de fabrikant.

De voornaamste parameters zijn:

• Stooklijn
• Maximale aanvoertemperatuur
• Begintemperatuur
• Bivalentiepunt
• Werkwijze bivalent systeem
• Werkwijze hybridewarmtepomp
• Debieten van pompen (PWM)
• Hydraulische inregeling van kringen en lussen
• Opvoerhoogte van pompen
• Temperaturen SWW en referentieruimte
• Dag-/nachtprogramma’s

Tegenwoordig is het zelfs zo dat er geen directe koppeling van de warmtepomp met bijvoorbeeld de ketel nodig is. Als de warmtepomp ingesteld wordt op een stooklijn zal die de gevraagde warmte leveren. In de regeling kan een bepaalde buitentemperatuur ingesteld worden, waardoor de ketel zal detecteren dat er extra warmte nodig is en zichzelf zal inschakelen.

Warmtepomp aansluiten op bestaande installatie

Om een warmtepomp aan te sluiten op een bestaande installatie moet de technische documentatie van de gekozen warmtepomp geraadpleegd worden. Een toegepaste hydraulische tekening die rekening houdt met de specifieke kenmerken van de warmtepomp zou hiervoor ideaal zijn. 

Er moet ook een elektrisch schema uitgewerkt worden om het proces te automatiseren en te optimaliseren. Een niet te verwaarlozen punt is de dimensionering van de hydraulische installatie, pompen en leidingen, omdat warmtepompen een hoog waterdebiet nodig hebben, met een relatief klein temperatuurverschil tussen aanvoer en retour (5 à 7 °K).

In principe kan een warmtepomp op iedere bestaande installatie worden aangesloten. Er moet vooral rekening gehouden worden met de sturing van de warmtepomp: is die geschikt om een bijkomende verwarmingsketel met al dan niet bijkomende pompen en kleppen aan te sturen? 

Ontwikkeligen

Er zijn steeds meer mogelijkheden om technische installaties te connecteren. Bovendien zorgt de evolutie van sturingssystemen voor meer en uitgebreidere opties, wat het ook gemakkelijker maakt om twee los van elkaar staande systemen te verbinden en de werking te automatiseren en te optimaliseren. Tot slot worden bestaande producten regelmatig geüpdatet met nieuwe technieken en wettelijke eisen, zoals Ecodesign.

Met dank aan: Daikin, Itho Daalderop, Mitsubishi Electric, NIBE Energietechniek B.V., Techlink, Vaillant, Warmtepomp Platform (ODE Vlaanderen)