Zo vervangt u een gasketel door een warmtepomp in een woning met radiatoren

De vervangingsmarkt is voor de warmtepomp nog grotendeels onontgonnen terrein. Onder impuls van Europa zal hier echter snel verandering in komen. De EU-lidstaten moeten fossiele op zichzelf staande verwarmingsketels geleidelijk afschaffen, en uiteindelijk uitfaseren tegen 2040. De vaak voorkomende opstelling van een gasketel in combinatie met radiatoren, zal dus plaats moeten maken voor een duurzamer alternatief. Kan een gasketel zomaar vervangen worden door een warmtepomp, en hoe gaat u concreet te werk?

Warmtepomp door radiatoren — In afgewerkte woningen klinkt vaak de vraag om de radiatoren te behouden

Welke warmtepomp kiezen?

Een warmtepomp combineren met radiatoren? Het kan perfect. In Zweden werkt meer dan 60% van de warmtepompen gewoon op radiatoren.

Welk type in combinatie met radiatoren?

In woningen waar men de radiatoren wenst te behouden, gaat de voorkeur naar een warmtepomp met water als afgiftemedium. Er is de keuze tussen een bodem-water en een lucht-water warmtepomp. Hoewel bodem-water warmtepompen beter presteren omwille van de constante brontemperatuur, wordt er in de vervangingsmarkt meestal voor lucht-watermodellen gekozen:

de boringen zorgen voor een meerkost die verschilt naargelang de warmtebehoefte van de woning (5.000 à 10.000 euro meerkost bij goed geïsoleerde woningen en 10.000 à 15.000 euro bij matig geïsoleerde woningen)
vaak is er een instant oplossing nodig als de ketel niet meer werkt (boringen vereisen tussenkomst van een erkend boorbedrijf, een bodemanalyse,…)
de tuinomgeving is meestal aangelegd bij bestaande woningen.

Wat is het benodigde vermogen?

Bereken eerst het warmteverlies van de woning

Om het warmtepompvermogen en het vermogen van de radiatoren te kunnen bepalen, dient een warmteverliesberekening van het gebouw te worden gemaakt. Deze berekening verduidelijkt hoeveel energie er nodig is om het gebouw te verwarmen en gebeurt bij voorkeur volgens de norm NBN EN 12831-1 (2017) en haar nationale bijlage (ANB 2020) die ook het opwarmingsvermogen en de ventilatieverliezen van het gebouw in rekening brengt. (Al is het opwarmingsvermogen in rekening brengen niet nodig als u de woning constant verwarmt).

Buildwise heeft voor de warmteverliesberekening van een bestaand gebouw twee tools ontwikkeld:

Standard Heatload, is een Excel-bestand waarmee gedetailleerde berekeningen kunnen worden gemaakt in overeenstemming met de norm.
Heatload Webapplicatie, geeft online een snelle schatting op basis van de EPB-gegevens of het energieverbruik van het gebouw.

Ook andere partners hebben gelijkaardige tools ter beschikking.

UniTower Plus — Een bestaande standaardboiler die werd opgewarmd door een ketel is ongeschikt voor warmtepompen. De spiraalwisselaar heeft meestal een oppervlakte van ongeveer 1 m². De boilers die geschikt zijn voor warmtepompen hebben een groter spiraaloppervlak van 2 à 3 m²

Bepaal het geschikte warmtepompvermogen voor de situatie

Eens het warmteverlies van de woning gekend is, kan het geschikte warmtepompvermogen worden bepaald. Hierbij zijn twee zaken belangrijk:

het vermogen van de warmtepomp bij een verschillende buitentemperatuur (het vermogen daalt naarmate de buitentemperatuur daalt)
het warmteverlies van de woning bij een verschillende buitentemperatuur (het warmteverlies stijgt naarmate de buitentemperatuur daalt).

Beide lijnen zullen mekaar met andere woorden snijden bij een bepaalde temperatuur (bv. -3 °C = het bivalentiepunt). Van zodra de temperatuur nog verder daalt (bv. onder -3 °C), zal de warmtepomp het gewenste vermogen niet meer kunnen leveren en zal de elektrische weerstand moeten bijspringen. Hoe hoger het bivalentiepunt, hoe meer de elektrische weerstand zal moeten werken en hoe hoger de energierekening voor de klant.

Bivalentiepuntberekening

Warmtevraag door WP en weerstand — In dit voorbeeld ligt het bivalentiepunt op -3 °C. Het berekende aandeel van de weerstand bedraagt slechts 0,69%. Wat overeenkomt met een stroomverbruik van de weerstand van 30 euro per jaar © Vaillant

Bij het kiezen van de geschikte warmtepomp voor de woning is het zaak om de meerprijs van een groter model (bv. een model met 10 kW vermogen kost 2.000 euro meer dan een 7 kW model) af te wegen tegen de extra elektriciteitskosten van een kleiner model (bv. de weerstand van een 7 kW model verbruikt jaarlijks 50 euro extra stroom in vergelijking met een 10 kW model).

Fabrikanten en leveranciers hebben tools ter beschikking om vermogensgrafieken te genereren en de elektriciteitskosten in kaart te brengen. Dat gebeurt op basis van een aantal parameters:

het type warmtepomp (bv. Vaillant aroTHERM Plus VWL 55/6)
het type afgiftesysteem (bv. radiatoren)
het regime van het afgiftesysteem (bv. 55/50)
het benodigde warmtevermogen van de woning (bv. 12.000 kWh)
het warmteverlies van de woning (bv. 7,5 kW)
het warmteverlies bij bijvoorbeeld -7 °C
de regio in België (bv. in hoog België zijn er meer koude dagen dan aan de kust)
de elektriciteitsprijs (bv. 35 eurocent/kWh)
…

Temperatuurniveau Bosch — Bij het kiezen van de geschikte warmtepomp voor de woning is het zaak om de meerprijs van een groter model af te wegen tegen de extra elektriciteitskosten van een kleiner model

Stel het geschikte temperatuurregime voor de warmtepomp in

Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen de bron van de warmtepomp (bv. buitenlucht van 10 °C) en het afgiftesysteem (bv. 35 °C aanvoertemperatuur), hoe beter de prestaties (SCOP) van de warmtepomp. Een warmtepomp levert per graad Celsius lagere aanvoertemperatuur, 2% hoger rendement. Bij voorkeur wordt dus steeds voor een zo laag mogelijk temperatuurregime gekozen.

Natuurlijk is een zeer laag temperatuurregime in bestaande woningen niet altijd haalbaar. Een hoger temperatuurregime van 55/45/20 °C is dan bijvoorbeeld realistischer. Ook bij deze regimes zijn SCOP’s haalbaar van 3,5 en meer (voor 1 kWh elektriciteit wordt 3,5 kWh warmte gemaakt), en blijft het bij een elektriciteitsprijs die vandaag ongeveer 3,5 keer duurder is dan de gasprijs interessant om voor een warmtepomp te kiezen.

De meeste warmtepompen kunnen echter aanvoertemperaturen opwekken tot 65 °C en hogetemperatuurwarmtepompen zelfs tot 75 °C. Vandaag zijn de COP’s bij dergelijke hoge aanvoertemperaturen echter te laag (COP’s van 3 of zelfs minder), waardoor gas blijven stoken voordeliger is dan verwarmen met een warmtepomp. Mochten de elektriciteitsprijzen minder (dan 2 keer zo) duur zijn dan de gasprijzen, dan zou het bij hoge temperatuurregimes wel rendabel kunnen zijn om voor een warmtepomp in plaats van voor een gasketel te kiezen.

Kan de ketel vervangen worden door een warmtepomp? Doe de 50 °C test

Via de 50 graden test (sommige fabrikanten spreken van een 55 graden test) kan een klant op een simpele manier achterhalen of zijn/haar huis met alleen een warmtepomp warm kan worden gehouden. Door de aanvoertemperatuur van het water van de CV-ketel tijdens koude weken (bij een buitentemperatuur rond het vriespunt) op 50 graden te zetten, en als het dan lekker warm blijft, dan is het huis geschikt voor een warmtepomp.

Let wel: Bij de test dient een dag- of nachtverlaging van de gewenste ruimtetemperatuur (bv. die laten zakken tot 18°C waardoor het huis afkoelt en de ketel stopt met werken), te worden vermeden. Door de lagere aanvoertemperatuur heeft de warmtepomp het immers moeilijk om grote temperatuurverlagingen snel op te vangen en zal het lang duren om na een verlaging opnieuw een comfortabele ruimtetemperatuur te halen.

Houd er ook rekening mee dat grotere radiatoren of ventiloconvectoren voor meer afgiftevermogen kunnen zorgen, en de keuze voor een warmtepomp alsnog mogelijk kunnen maken als de 50 °C test niet is gelukt.

Voldoet de technische ruimte?

In feite kan een gasketel één-op-één worden vervangen door een warmtepomp. De vraag is of er voldoende plaats is in de technische ruimte. Vooral bij de vervanging van een doorstromer kan ruimte een uitdaging zijn, aangezien een warmtepomp met boiler meer plaats inneemt (die is ongeveer zo groot als een koelkast). Bij een ketel met boiler speelt dit minder, omdat de afmetingen vergelijkbaar zijn met die van een warmtepomp met boiler.

Let wel, een bestaande standaard boiler (bv. 80-150 liter) die werd opgewarmd door een ketel is ongeschikt voor warmtepompen. De spiraalwisselaar heeft meestal een oppervlakte van ongeveer 1m². De boilers die geschikt zijn voor warmtepompen hebben een groter spiraaloppervlak van 2 à 3 m². Ook zijn de volumes een stuk groter omdat bij warmtepompen het warm water geaccumuleerd dient te worden. Met andere woorden, de opgeslagen hoeveelheid warm water komt ongeveer overeen met de dagelijkse behoefte. Dat heeft bijgevolg zijn repercussies op de benodigde ruimte in de stookplaats.

Controleer zeker ook of de elektrische aansluiting van de woning voldoet. Kan deze voorzien in het extra vermogen van een warmtepomp (én de weerstand)? Als dat niet zo is, dan dient er bij de netbeheerder een verhoging van het elektriciteitsvermogen te worden aangevraagd.

De benodigde aansluiting hangt af van het type en het vermogen van de warmtepomp. Voor de kleinere vermogens kan een voeding naar de buitenunit van monofasig 230Vac met een zekeringsautomaat van 16/20A voldoende zijn, maar voor de grotere vermogens is vaak een driefasig 400Vac aansluiting nodig. Voor de binnenunit is de voeding afhankelijk van de hoeveelheid ondersteuning die nodig is van de elektrische weerstand. Wordt dat beperkt gehouden tot bv. 3 kW, dan is een monofasig 230Vac en 20A voldoende.

Zijn de bestaande radiatoren nog geschikt? — Door het geschatte vermogen van de radiatoren af te toetsen tegen het warmteverlies van de ruimte, is het snel duidelijk of de bestaande radiatoren voldoen of niet

Zijn de bestaande radiatoren nog geschikt?

Als het warmteafgiftesysteem kan worden behouden, dan zijn doortastende werken zoals het uitbreken van de vloer voor bijvoorbeeld vloerverwarming niet nodig.

Voldoet het afgiftevermogen van de radiatoren?

De 50 graden test (zie kaderstuk) is een goede indicator om te bepalen of de bestaande radiatoren geschikt zijn om de woning voldoende te verwarmen.

Als de test niet is gebeurd, of er is een gedetailleerder beeld gewenst (het is bijvoorbeeld mogelijk dat de radiatoren in de woonkamer groot genoeg zijn gedimensioneerd, maar dat deze die in de keuken hangt eerder aan de kleine kant is), is er de PowerHeat tool van Buildwise. Met deze applicatie wordt het vermogen van elke, bestaande radiator ingeschat voor verschillende temperatuurregimes (bv. 75/65/20 °C, 55/45/20 °C en 45/35/20 °C). Zo kan er dus worden nagegaan of de radiator die er hangt, ook bij een lager temperatuurregime groot genoeg is om de ruimte op te warmen.

Door het geschatte vermogen van de radiatoren af te toetsen tegen het warmteverlies van de ruimte, is het snel duidelijk of de bestaande radiatoren voldoen of niet. Een voorbeeld: in de living hangen er twee radiatoren met een geschat vermogen van 1.933W en 896W bij 55/45/20 °C. In de woning met een geschat warmtevermogen van 60 W/m², is er in de living van 40 m² een warmtevraag van 2.400W. In dit geval voldoen de bestaande radiatoren (1.933W + 896W = 2829W) dus om aan de warmtevraag (2.400W) van de living te voldoen.

Een warmtepomp levert per graad Celsius lagere aanvoertemperatuur, 2% hoger rendement. Bij voorkeur wordt dus steeds voor een zo laag mogelijk temperatuurregime gekozen

Als de bestaande radiatoren te weinig vermogen hebben, zijn er een aantal opties om het radiatorvermogen alsnog op te drijven:

voorzie een radiatorventilator: die wordt op of onder de radiator geplaatst en geeft een radiator zo’n 25% meer warmtevermogen (de meeste radiatorventilatoren hebben een stopcontact nodig, al zijn er ook te verkrijgen die werken op een powerbank)
vervang de radiator door een ventiloconvector met dezelfde afmetingen: die geeft tot dubbel zo veel vermogen als een radiator met dezelfde afmetingen (let wel, ventiloconvectoren hebben ook een stopcontact nodig)
vervang de radiator door een grotere radiator met meer vermogen: let wel, het overdimensioneren van de radiatoren om te verwarmen met lagere temperaturen heeft een grote invloed op het hydraulische systeem van de woning, aangezien de waterinhoud in het circuit aanzienlijk wijzigt. Het is belangrijk dat o.a. het expansievat, de pompen, nodige diameters voor de leidingen, enz. worden herbekeken.

Wat met de leidingen?

Er dient nagekeken te worden of de leidingen voldoen. Dat kan met een tool van Thomas More om leidingen te dimensioneren (zie rekenvoorbeeldje).

Leidingdiameter berekenen — Zoals u hierboven kunt zien, kunnen de bestaande leidingen in staal DN20 gemakkelijk gebruikt worden om een radiator van 3kW te voeden met een temperatuurregime van 50-45 °C © Thomas More

Gasgestookte cv-systemen werken met een deltaT van 10 à 20 °C. Een warmtepomp werkt met een deltaT van gemiddeld 5 °C. Door de kleine deltaT waarmee de warmtepomp werkt, moet er meer cv-water worden rondgepompt om voldoende warmte aan het afgiftesysteem te kunnen overdragen en is het debiet in de leidingen dus hoger. Bij te kleine leidingdiameters zorgt dit voor hoge weerstanden, een hogere opvoerhoogte van de pomp en meer energieverbruik. Als de leidingen echt te klein zijn gedimensioneerd, dan is geluidsoverlast in de leidingen mogelijk.

Een oplossing hiervoor is om een buffervat te plaatsen. Dat dient dan als hydraulische scheiding. Het zorgt voor een hydraulische ontkoppeling van het afgiftecircuit en het warmtepompcircuit. In deze opstelling circuleert het water van de warmtepomp snel door de buffer met in dit geval een delta T van 5 K. Vanuit de buffer wordt het water vervolgens met een delta T van 10 à 20 K door het afgiftesysteem gepompt.

Een buffervat heeft nog bijkomende voordelen. Doordat het vat de systeeminhoud vergroot, pendelt de warmtepomp minder, en dat komt niet alleen de prestaties (SCOP), maar ook de levensduur van de warmtepomp ten goede. Verder garandeert het buffervat het volume en debiet voor de ontdooiing van de buitenunit en kan het ook dienen om thermische energie in op te slaan voor later gebruik (bv. door de warmtepomp te laten werken wanneer de zonnepanelen elektriciteit produceren).

De meerprijs van een buffervat (en toebehoren, zoals de bijhorende extra circulatiepomp) zorgt er wel voor dat het vervangen van de gasketel nog duurder (en complexer) wordt. In sommige warmtepompen zijn extra functies voorzien (bv. een geïntegreerde waterbuffer of debietsensor voor optimale circulatiesnelheden), waardoor een extra buffervat alsnog overbodig wordt.

Reiniging van de leidingen en radiatoren noodzakelijk

Bij het vervangen van de gasketel door een warmtepomp is het belangrijk dat de gehele installatie wordt gereinigd. Vervuiling van het systeemwater kan voor problemen zorgen (bv. ter hoogte van de pompen en andere draaiende delen). Niet alleen de leidingen, maar ook elke radiator afzonderlijk moet worden gespoeld. Bij voorkeur worden ook extra filterelementen (zoals een vuilafscheider) voorzien om het resterende vuil te verwijderen.

Samen met zonnepanelen extra besparing — De opstelling van een warmtepomp in combinatie met een boiler en pv-panelen kan, door de opgewekte zonne-energie te verbruiken op het moment dat die geproduceerd wordt, een gemiddelde besparing van 30% betekenen op de kosten voor warmwaterbereiding

Hoe warm water opwekken?

Kan de bestaande boiler behouden blijven?

Voor de aanmaak van sanitair warm water is er in combinatie met een warmtepomp altijd een boiler nodig. Vaak zijn warmtepompen voorzien van een ingebouwd boilervat (van bv. 190 liter), al kan dan de warmtepomp ook perfect gecombineerd worden met een losstaande boiler (tot wel 1.000 liter). De warmtepomp staat met een warmtewisselaar in verbinding met de boiler en warmt het water op tot de gewenste temperatuur. Omdat de warmtepomp op lagere temperaturen werkt, dient de sanitaire gewenste temperatuur lager ingesteld te worden. Bijvoorbeeld op 50 °C.

De opstelling van een warmtepomp in combinatie met een boiler en pv-panelen kan, door de opgewekte zonne-energie te verbruiken op het moment dat die geproduceerd wordt, een gemiddelde besparing van 30% betekenen op de kosten voor warmwaterbereiding.

Wat met de bestaande zonneboiler? Een zonneboiler levert bijna de helft van het jaar gratis warm water en is dus zeker een interessante aanvulling op de warmtepomp. Let wel: meestal voldoet de bestaande spiraalwisselaar niet om te combineren met een warmtepomp. Een oplossing hiervoor is een nieuw boilervat, of om de bestaande boiler te behouden en een tweede boiler in serie te zetten (als hier voldoende plaats voor is).
Beter af met een full electric boiler? Een warmtepomp werkt met een rendement dat drie keer beter is dan een elektrische weerstand. Een warmtepomp geniet dus de voorkeur voor de warmwaterbereiding.

Rekenkundig voorbeeldje bij een warmwaterverbruik van 2.300 kWh/jaar, aan een elektriciteitsprijs van 0,35 € per kWh:

puur elektrische boiler: 2.300 kWh x 0,35 € = 805 € /jaar
puur elektrische boiler in combinatie met pv-panelen: (2.300 kWh x 0,35 €) – 30% = 563,5 €/jaar
warmtepomp: 2.300 kWh x 0,35 € / 3 (COP van 3) = 268 € /jaar
warmtepomp in combinatie met pv-panelen: (2.300 kWh x 0,35 € / 3) - 30% = 187,5 €
warmtepomp in combinatie met een zonneboiler: (2.300 kWh x 0,35 € / 3 (COP van 3)) / 2 (want 50% van het jaar is de warmwaterproductie gratis) = 134 €.

Geen dag- en nachtverlaging — Een dag- of nachtverlaging is niet wenselijk of bevorderlijk voor het rendement van de warmtepomp

Aandachtspunten bij de inregeling

Weersafhankelijke regeling is een must

Een warmtepomp presteert het best met een weersafhankelijke regeling. Omwille van het 2% extra rendement bij 1 °C lagere aanvoertemperatuur, betekent een aanvoertemperatuur van 40 °C in het tussenseizoen in plaats van de 50 °C in de winter, maar liefst een rendement dat 20% beter is.

Let wel, bij weersafhankelijke regeling, is het belangrijk dat er een minimale aanvoertemperatuur naar de radiatoren wordt ingesteld van 35 à 40 °C. Neem nu dat er in het tussenseizoen bij 15 °C buitentemperatuur maar 28 °C naar de radiatoren wordt gestuurd, dan zal dat niet voldoende zijn om de ruimte op te warmen. Het principe van natuurlijke convectie, die zorgt voor de warmteverspreiding van radiatoren, speelt hierin een rol. Er is pas sprake van natuurlijke convectie als het temperatuurverschil tussen de kamertemperatuur en de radiatortemperatuur 10 °C bedraagt.

De regel dat er per graad lagere aanvoertemperatuur, 2% rendement wordt gewonnen, dient ook bij het inregelen van de gewenste boilertemperatuur in het achterhoofd te worden gehouden. Natuurlijk geldt, hoe lager de gewenste boilertemperatuur dat je instelt, hoe minder mengwater er is en hoe minder comfort onder de douche. In de praktijk blijkt een gewenste boilertemperatuur van 50 °C vaak voldoende te zijn.

Bij weersafhankelijke regeling is het belangrijk dat er een minimale aanvoertemperatuur naar de radiatoren wordt ingesteld van 35 à 40 °C. Het principe van natuurlijke convectie, die zorgt voor de warmteverspreiding van radiatoren, speelt hierin een rol

Geen nacht- of dagverlaging

Een warmtepomp wordt gedimensioneerd om de woning op temperatuur te houden, en beschikt niet over voldoende vermogen om een sterk afgekoelde woning in korte tijd tot de gewenste temperatuur op te warmen. Een dag- of nachtverlaging is bijgevolg niet wenselijk of bevorderlijk voor het rendement van de warmtepomp.

Tip bij montage van de centrale thermostaat

Een centrale thermostaat is wenselijk zodat het comfortniveau niet enkel weersafhankelijk wordt geregeld, maar ook op gebruikersniveau kan worden aangepast. In de ruimte waar de centrale thermostaat geplaatst wordt, worden de thermostatische kranen van de radiatoren bij voorkeur gedemonteerd. Zo kan de centrale thermostaat zijn ruimtecompensatiefunctie ten volle benutten en stijgt het permanent beschikbare watervolume (waardoor de warmtepomp minder pendelt).

Raad zeker periodiek onderhoud aan

Voor ketels is een periodiek onderhoud verplicht. Voor residentiële warmtepompen is er vaak geen onderhoudsverplichting. Raad de klant toch een tweejaarlijks onderhoud van de warmtepomp aan om o.a. storingen te detecteren, de buitenunit te reinigen, de ventilator na te zien (slijtage van de ventilator kan extra geluid veroorzaken), koppelingen op lekken te controleren, obstructies in de filters te verwijderen, de systeemwaterzuiverheid te checken,… Dergelijk onderhoud komt de levensduur van de warmtepomp ten goede en draagt bij tot een hoger rendement. Volg hierbij de instructies van de fabrikant.

Na nieuwbouw en doorgedreven renovatie, krijgt de warmtepomp ook voet aan de grond in bestaande gebouwen

De EU-lidstaten moeten ernaar streven om fossiele op zichzelf staande verwarmingsketels geleidelijk af te schaffen, en uiteindelijk uit te faseren tegen 2040. Om die reden voert de Belgische wetgever alsmaar strengere regels in, waardoor het steeds moeilijker wordt om nieuwe gasinstallaties in woningen te plaatsen.

In nieuwbouw is een gasaansluiting niet langer een optie. De gebouwverwarming kan enkel nog met een warmtepomp, een warmtenet, een biomassaketel of directe elektrische verwarming (al is die laatste nadelig voor het E-peil).

In een doorgedreven renovatie kan een gasaansluiting wel nog, maar is een minimaal installatierendement van 130% vereist. Een condensatieketel haalt dit niet, tenzij in combinatie met een warmtepomp.

In bestaande gebouwen zijn geen verplichtingen van kracht en worden nog veel nieuwe gasketels geïnstalleerd. De geringe investering en de goedkope gasprijs (3,5 keer goedkoper dan elektriciteit) zijn hier belangrijke redenen voor.

Deze aankoopmotivaties dreigen echter te vervallen. Mocht de taxshift er niet doorkomen (een belastingverschuiving van elektriciteit naar gas, stookolie en propaan), dan is er nog altijd het EU-emissiehandelssysteem (ETS) dat in 2027 in voege treedt en de prijs van fossiele brandstoffen zal doen stijgen.

Daarbij komt dat de wetgever ook voor de vervangingsmarkt extra eisen zal opleggen de komende jaren, om aan de uitfasering van verwarmingsketels op fossiele brandstoffen tegen 2040 tegemoet te kunnen komen. Bijgevolg zal de (stookolie- en) gasketel ook op de vervangingsmarkt plaats moeten maken voor een duurzamer alternatief, zoals een warmtepomp, of moeten worden gecombineerd met een warmtepomp.

Met bijzondere dank aan Vaillant, Bosch Thermotechnology en Viessmann