Warmtepompboiler wordt teamspeler

Steeds meer modellen zijn koppelbaar aan zonnepanelen, cv-ketels of ventilatiesystemen

Een warmtepompboiler is een energie-efficiënte oplossing voor kleinschalig vastgoed met een lage waterconsumptie, mits er sprake is van voldoende opslagvolume en vermogen. Na een gestage groei sinds 2010 daalt de verkoop, en om het tij te keren is een samenhangend pakket van maatregelen nodig dat door alle betrokkenen − beleidsmakers, energieleveranciers en installateurs – wordt omarmd. De fabrikanten geven alvast het goede voorbeeld door te komen met allerhande technologische vernieuwingen en optimalisaties.

Positionering

Het wereldwijde klimaatbewustzijn leidde begin deze eeuw tot een eerste serieuze verkenning van alternatieve verwarmingsmethoden. In de periode 2010 - 2020 volgde de doorbraak van zowel de warmtepomp als de warmtepompboiler. Door de roep om duurzame verwarmingssystemen nam de implementatie vanaf 2020 nog weer verder toe. Alvorens in te gaan op hun brede inzetbaarheid een korte ‘opfriscursus’.

Procesverloop

Een warmtepompboiler is een energiezuinig systeem dat water verwarmt met behulp van warmte uit de omgevingslucht:

• de ventilator zuigt lucht aan en zorgt voor een continue luchtstroom door de verdamper van de boiler;
• de verdamper absorbeert warmte waardoor het koudemiddel verdampt, en draagt die over aan het inmiddels gasvormige koudemiddel;
• de afgekoelde lucht wordt afgevoerd, meestal via een luchtafvoerkanaal;
• door compressie van het verdampte koudemiddel laat een compressor de druk en de temperatuur stijgen tot een temperatuur van 55 tot 65 °C;
• de condensor (warmtewisselaar) draagt de warmte van het hete, gecomprimeerde koudemiddel over aan het sanitair warm water (sww) in het opslagvat. Als het koudemiddel na te zijn afgekoeld weer vloeibaar is, kan de volgende cyclus beginnen.

Daarnaast is er nog de waterpompboiler in splituitvoering: een buitenunit en een binnenunit. De buitenunit onttrekt warmte aan de buitenlucht en transporteert deze via een koelmiddel naar de binnenunit (de boiler) waarin het daadwerkelijke opwarmproces plaatsvindt.

Toepassingsgebied

Een warmtepompboiler is geschikt voor elk type vastgoed en voor uiteenlopende warmwatergebruiksniveaus. Afhankelijk van het waterverbruik en de beschikbare ruimte kan er worden gekozen voor een groter model of voor plaatsing van meerdere warmtepompboilers in cascade.

Woningen

Voor een gemiddeld gezin van vier personen is doorgaans een warmtepompboiler van 150 tot 270 liter met een thermisch vermogen van 2 kW toereikend (voorheen 3 tot 4 kW). Uiteraard zijn zaken als isolatieniveau en verbruikspatroon daarop van invloed. Bij nieuwbouw is de isolatie op orde en is plaatsing in een geschikte technische ruimte de standaard. Renovatieprojecten worden vaak gekenmerkt door lage isolatiewaarden, beperkte ruimte en een ontoereikende luchttoevoer of -afvoer. In dat laatste geval bieden warmtepompboilers zonder externe luchtkanalen een oplossing. Deze onttrekken warmte aan de omgevingslucht van de ruimte waarin ze staan opgesteld.

Appartementen en kleine meergezinswoningen

Bij deze wooncategorie gelden de volgende waarden:

• een individuele wooneenheid bewoond door 1 à 2 personen: volume 100 tot 150 liter, vermogen rond 1 kW (voorheen 3 tot 4 kW);
• bij een individuele wooneenheid bewoond door 3 à 4 personen: volume 150 tot 270 liter, vermogen rond 2 kW (voorheen 3 tot 4 kW);
• bij een centraal systeem bestaande uit vier tot zes units: volume 300 tot 600 liter totaal, vermogen 3 tot 5 kW totaal (of meer).

Bij individuele appartementen is de ruimte vaak beperkt en ontbreekt de noodzakelijke infrastructuur voor de aan- en afvoer van lucht. Een collectieve installatie in kelderruimte biedt dan uitkomst, maar vergt wel een zorgvuldige coördinatie van technische integratie, logistieke planning en operationeel beheer.

Energielabel
De energie-efficiëntie en prestaties worden inzichtelijk via een energielabel, met daarop onder meer:
- het jaarlijks energieverbruik (in kWh/jaar) onder standaard testomstandigheden;
- de energie-efficiëntieklasse, gebaseerd op het jaarlijkse energieverbruik en het type verwarmingssysteem (meestal van A+ tot A+++);
- de geluidsemissie (in dB), met name relevant bij geïntegreerde ventilatoren/compressoren;
- het watertapprofiel, de dagelijks leverbare hoeveelheid warm water (S, M, L, XL, XXL).
Het energielabel is een verplichte aanduiding op basis van de EU Verordening 812/2013.

Kleine utiliteitsgebouwen

Hier zijn allerlei varianten mogelijk. Als voorbeeld dient een klein kantoor met 10 à 20 personeelsleden, waar vaak op meerdere plaatsen tegelijk − keukens, toiletten, douches − behoefte is aan sww. Het volume bedraagt in dat geval 150 tot 200 liter, het vermogen 2 tot 3 kW. Ook hier kunnen het ontbreken van een technische ruimte en/of beperkte inbouwmogelijkheden spelbreker zijn. Verder kan in gebouwen waar geluid of luchtafvoer hinderlijk is overlast ontstaan.

Bedrijven met een beperkte warmwaterbehoefte

Ook hier zijn de mogelijkheden legio. Gekozen is voor een kleine werkplaats met een publieksruimte. Het volume bedraagt in dat geval 80 tot 100 liter, het thermisch vermogen 1,5 tot 2,5 kW. Bij dit type gebouwen − kapsalons, horecagelegenheden − is een warmtepompboiler een optie, mits er geen sprake is van hoge piekdebieten. Ook in dit geval ontbreekt het vaak aan een aparte technische ruimte.

In toepassingen met hoge of onregelmatige piekverbruiken wordt de waterpompboiler vaak ingezet als voorverwarmer, en is er een hoofdverwarming of een nageschakelde boiler die het water naar de eindtemperatuur brengt. Dit is onder meer het geval in grote utiliteitsgebouwen, commerciële installaties met een hoge piekvraag en in installaties met doorstromers of ketels achter de boiler.

Innovaties

De markt voor warmtepompboilers is − gedreven door technologische innovaties, strengere energienormen en de toenemende vraag naar duurzame warmtapwateroplossingen − sterk in ontwikkeling. Hieronder enkele voorbeelden.

Capaciteit

Ontwikkelingen die leiden tot een hogere capaciteit zijn onder meer:

• variabele capaciteitsregeling (modulatie): hiermee kan de warmteafgifte worden aangepast aan de daadwerkelijke vraag zonder energieverspilling, zelfs bij een fluctuerende verwarmingsbehoefte;
• dual-source systemen: deze gebruiken als bron zowel lucht als water, en verhogen de capaciteit door meerdere warmtebronnen te combineren, bijvoorbeeld lucht-water of water-water.

Hoge(re) COP’s

COP, de afkorting van Coefficient of Performance, is de prestatiecoëfficiënt. Bij warmtepompboilers ligt deze met waarden tussen de 3 en de 5 over het algemeen beduidend hoger dan die bij gasboilers (0,9 tot 1) en elektrische boilers (1). Ontwikkelingen die een verdere stijging mogelijk maken zijn:

• invertertechnologie: zorgt ervoor dat de compressor zich continu aanpast aan de verwarmingsvraag. Overbodig in- en uitschakelen wordt voorkomen wat de efficiëntie verhoogt en het energieverbruik verlaagt;
• gebruik van geavanceerde warmtepompcompressoren als de scrollcompressor: door efficiëntere compressie verbetert de energieoverdracht en worden de kosten lager.

Hybride opties

Steeds meer modellen zijn hybride, dat wil zeggen koppelbaar aan zonnepanelen, cv-ketels of ventilatiesystemen. Interessante innovaties op dit gebied zijn onder meer:

• gas- of elektrische bijverwarming: dit systeem combineert een warmtepompboiler met een gasboiler of elektrische verwarming, en schakelt waar nodig automatisch over, bijvoorbeeld bij lage buitentemperaturen;
• intelligente besturing en geïntegreerde energiemanagementsystemen: deze reageren automatisch op temperatuurveranderingen buiten en passen zich aan de warmtevraag aan. Hierdoor verbeteren de prestaties en de efficiëntie, en daalt bovendien het energieverbruik.
• multi hybrid recovery systeem: recupereert warmte uit de binnenlucht om sanitair warm water te maken.

Koudemiddelgebruik

Innovaties op dit gebied richten zich op hogere energie-efficiëntie en lagere milieubelasting. Een indicatie voor de milieu-impact is het Global Warming Potential (GWP). Dit geeft de mate aan waarin een gas bijdraagt aan de opwarming van de aarde vergeleken met CO₂ (GWP = 1) over een periode van doorgaans 100 jaar.

Gebruik natuurlijke koudemiddelen

Koudemiddelen als CO₂ (R744, GWP 1), isobutaan (R-600a, GWP 3) en propaan (R290, GWP 3) krijgen steeds vaker de voorkeur, niet alleen omdat ze milieuvriendelijk(er) zijn, maar ook omdat ze over betere thermodynamische eigenschappen beschikken en daardoor de efficiëntie van koel- en verwarmingssystemen verhogen.

Gebruik blends

De belangstelling voor blends van koudemiddelen groeit. Voorbeelden daarvan zijn R455A, een mengsel van R1234yf + R32 + CO₂ (GWP circa 145) en R454C, een mengsel van R1234yf + R3 (GWP circa 146). Dergelijke mengsels worden geacht de energie-efficiëntie te verhogen, de werkingsdruk te verlagen en het milieu minder te belasten.

Dalende verkoop

Volgens gegevens van Climafed, de Belgische federatie van klimaattechnologieën, werden er in 2024 16.500 warmtepompboilers verkocht, tegenover 31.500 in 2023, een afname van afgerond 48% (in Nederland verloopt de registratie anders en zijn dergelijke cijfers niet beschikbaar).

Voor deze daling zijn meerdere oorzaken aan te wijzen, waaronder inconsistent beleid en negatieve publiciteit over zaken als kosten en terugverdientijd. Met stip op één staat echter de hoge elektriciteitsprijs. Om deze tendens een halt toe te roepen, is een pakket van maatregelen nodig dat zowel de economische drempels verlaagt als het vertrouwen in de technologie vergroot, iets waarvoor alle betrokken − beleidsmakers, energieleveranciers en installateurs – gezamenlijk actie zullen moeten ondernemen.

Met dank aan: ATAG Verwarming België, Groupe Atlantic, Daikin, Stiebel Eltron, Thermo Comfort, Weishaupt