Hoe werkt een warmtepomp het meest energie-efficiënt?

Er wordt er vaak gekritiseerd dat een warmtepomp gepaard gaat met hoge elektriciteitskosten, waardoor het geen geldig alternatief zou zijn voor een condensatieketel. Om er het meeste voordeel uit te halen, is het dan ook van groot belang om de warmtepomp zo energiezuinig mogelijk te laten functioneren. Maar wat bepaalt het energieverbruik en hoe kan dat zoveel mogelijk worden beperkt? En hoe haal je er het meeste voordeel uit in functie van het Vlaamse capaciteitstarief?

 

Oorzaken van het verbruik

Welke onderdelen verbruiken energie?

Er zijn verschillende soorten elektrische warmtepompen. In dit artikel gaan we vooral in op de klassieke lucht-waterwarmtepomp en de bodem-waterwarmtepomp of geothermische warmtepomp. 

De compressor

De compressor is de grootste verbruiker in een warmtepomp. Deze perst de dampen van de koelvloeistof samen, waardoor de druk stijgt en de temperatuur stijgt. Hoe groter het temperatuurverschil is tussen de bron en de afgiftetemperatuur, hoe harder de compressor moet werken en hoe meer elektriciteit de warmtepomp verbruikt.

Een warmtepomp met een stabiele brontemperatuur, zoals een geothermische warmtepomp, heeft een beter rendement. Voor warmtepompen met een variabele brontemperatuur, zoals lucht-waterwarmtepompen, is het rendement uiteraard afhankelijk van de buitentemperatuur.

De circulatiepomp

Daarnaast 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 energielabel voor de warmtepomp.

De 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 tevens worden ingezet om de temperatuur van het sanitair warm water te verhogen. Met behulp van de weerstand kan de watertemperatuur worden verhoogd tot 58 à 60 °C. Het is duidelijk dat de elektrische weerstand een aanzienlijke invloed kan hebben op de efficiëntie als geheel. Het is daarom belangrijk om de warmtepomp zorgvuldig te dimensioneren en programmeren, om zo min mogelijk gebruik te hoeven maken van de weerstand.

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.

Externe factoren

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 zo laag mogelijk te houden.

Bij een geothermische warmtepomp 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 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. Uiteraard kan ook het belang van een grondige isolatie van je woning niet onderschat worden. Lagetemperatuurafgiftesystemen werken immers pas optimaal als er weinig warmte verloren kan gaan.

Het gebruik

Een voor de hand liggende, maar toch vaak onderschatte factor in de energie-efficiëntie van een warmtepomp is hoe je die gebruikt. Het systeem mag nog zo efficiënt zijn als maar kan, als je jouw thermostaat instelt op 25 °C in plaats van 20 °C, of bij wijze van spreken 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-waterwarmtepomp beïnvloedt, is de afstand tussen de binnen- en buitenunit (bij een splitsysteem). Hoe dichter ze bij elkaar staan, hoe minder leidingafstand en hoe minder warmte er verloren gaat. Tot zo’n 5 m leidinglengte is dat warmteverlies verwaarloosbaar. Daarna stijgt het wel snel.

Het is aan de installateur om die afstand zo gering mogelijk te houden, naargelang esthetische kwesties of praktische knooppunten zoals het geluid dat een buitenunit kan produceren. Daarnaast moet de vakman goed geïsoleerde koelleidingen gebruiken. Een aanbevolen maximumafstand tussen beide units is 30 m, rekening houdend met een rendementsverlies van ongeveer 10%. 

Ontdooiing van de buitenunit

Bij splitwarmtepompen 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 koelcircuit om te keren en warmte uit de woning te onttrekken. Deze warmte kan worden verkregen uit het boilervat of uit de vloerverwarming. De laatste optie is efficiënter, omdat het gaat om lagetemperatuurwarmte die eerder met een hoog rendement is opgewekt.

SCOP EN SPF
Het rendement van een warmtepomp kan op verschillende manieren worden uitgedrukt, waarbij vooral de SCOP en de SPF relevant zijn. Daar lees je hier meer over.

De dimensionering van een warmtepomp

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

Warmteverliesberekening

Een warmteverliesberekening is een berekening die wordt uitgevoerd om het benodigde vermogen van de warmtepomp te bepalen aan de hand van verschillende bouwtechnische aspecten van de woning. Hierbij wordt vooral gekeken naar warmteverliezen door transmissie (via het dak, ramen, vloeren en muren) en ventilatie, inclusief opwarmingsvermogen wanneer van toepassing. Het doel is om het optimale formaat van het systeem te bepalen, zodat het efficiënt kan functioneren en voldoende warmte kan leveren om een ruimte op de gewenste temperatuur te houden.

Een warmteverliesberekening (uiteraard altijd uitgevoerd door een professional) 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 meer dan 10 °C.

Het is raadzaam om een iets kleinere warmtepomp te kiezen, zodat het apparaat zo efficiënt mogelijk kan werken tijdens het tussenseizoen. Hoewel de elektrische weerstand in de winter wellicht vaker moet bijspringen, wegen de beperkte extra kosten vaak niet op tegen de winst aan efficiëntie tijdens het tussenseizoen.

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.

Regeling van de warmtepomp

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 zonnepanelen kan er heel wat bespaard worden door de warmtepomp te laten werken op het moment dat er veel elektriciteit wordt opgewekt door de panelen.

Afhankelijk van het weer

Daarnaast zijn er standaard weersafhankelijke regelingen waarbij een sensor de buitentemperatuur meet om de warmtepomp te laten werken. Een mogelijke volgende ontwikkeling is dat de temperatuur niet langer gemeten wordt met een externe sensor, maar online wordt doorgegeven vanaf de server van de fabrikant.

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

Wat met het capaciteitstarief?

Sinds de invoering van het capaciteitstarief begin 2023 worden in Vlaanderen de netkosten grotendeels berekend 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.

Het is vooral zaak om een warmtepomp op de juiste momenten te laten werken. Ten eerste zal eigen pv-stroom verbruiken om de warmtepomp aan te drijven, sowieso voordeel opleveren. Daarnaast zullen slimme programmeermogelijkheden naar de toekomst toe meer en meer een doorslaggevende factor worden bij de keuze van een systeem. Fabrikanten streven bovendien ook verder naar een constante werking op een laag vermogen. 

Een andere optie is om - indien praktisch en budgettair mogelijk - een warmtepomp met een buffervat te laten installeren, zodat een deel van de energie kan opgeslagen worden om later te verbruiken. Bij het gebruik van een boiler voor sanitair warm water (SWW) voorzie je overigens het best sowieso een sanitair voorraadvat met een groter volume op lagere temperatuur (300 of 400 liter).

 

bron: Sanilec Magazine