Hoe werkt een warmtepomp?

Centrale verwarming

De warmtepomp is een machine die zonnewarmte verzamelt, warmte die daarna beschikbaar is voor de verwarming van het huis.

De zon levert ons gratis warmte. Niet altijd even veel, maar wel in alle seizoenen. Deze warmte zit in de lucht, in het grondwater en in de grond zelf. De warmtepomp is een machine die deze zonnewarmte kan verzamelen, warmte die daarna beschikbaar is voor de verwarming van het huis. Het is een elektrisch aangedreven machine en dergelijke machines verbruiken elektrische energie. Volledig gratis is het procédé dus niet.

De warmtepomp: al lang gekend!

Iedereen kent een warmtepomp. Maar men weet niet dat men er zelf al ééntje in huis heeft, namelijk de koelkast en de diepvriezer. Wat doen die toestellen? Ze halen de warmte uit de koelruimte of vrieskast (de warmtebron die daardoor afkoelt) en geven die warmte vervolgens af aan de achterkant van de kast.

Een warmtepomp werkt op dezelfde manier: uit grond, water of lucht wordt warmte onttrokken die vervolgens binnenshuis wordt afgegeven. Meestal via vloer-, muur- of plafondverwarming maar ook wel via een luchtverwarmingssysteem.

Hoe werkt de warmtepomp?

Een warmtepomp haalt de warmte uit een warmtebron (water, grond, lucht), verhoogt de temperatuur en geeft de zo verkregen warmte af aan het verwarmingssysteem (woningverwarming, sanitair warm water). De warmtepomp pompt dus warmte van een laag naar een hoog temperatuursniveau. Om dit proces mogelijk te maken is een vloeistof nodig. Het is een speciale vloeistof die in het ondergrondse buizennet zit en die ook door de warmtepomp gaat. De belangrijkste eigenschap van deze vloeistof is dat ze al op lage temperatuur verdampt maar ook makkelijk weer vloeibaar wordt.

De hoofdonderdelen van de warmtepomp zijn de compressor, de condensor, de verdamper en de ontspanner.

De vloeistof verdampt bij lage temperatuur en lage druk in de verdamper: bij dit proces onttrekt ze warmte aan de warmtebron.

De compressor drukt deze gassen samen waardoor hun temperatuur verhoogt. Daarbij levert de compressor arbeid met behulp van elektrische energie. Denk eens aan een fietspomp. Die wordt ook warm als je pompt = de lucht samenperst. In dit geval lever je zelf de nodige arbeid.

Vervolgens stromen deze samengedrukte gassen op hogere temperatuur naar de condensor waar ze afgekoeld worden en weer vloeibaar worden. Bij dit proces staan ze warmte af aan het verwarmingssysteem. In de ontspanner tenslotte krijgt de vloeistof terug haar oorspronkelijke druk.

Hoe geeft de warmtepomp haar warmte af?

De temperatuur van het verwarmingssysteem bepaalt eveneens de winstfactor. Een veel gebruikte methode om een woning te verwarmen is een centraal verwarmingssysteem met een watertemperatuur van 90°C (vertrektemperatuur) à 70°C (retourtemperatuur).

Moderne verwarmingssystemen (op gas of stookolie) op lage temperatuur hebben een watertemperatuur van maximaal 55°C. Om een goed rendement te bekomen van de warmtepomp ligt de maximumtemperatuur (van het water in de vloer- of muurverwarming) liefst op 35°C of ten hoogste op 45°C. Om een woning te verwarmen op die lage temperatuur, is voldoende isolatie en een verwarmingssysteem met een groot oppervlak nodig. Daarom wordt een warmtepomp bijna steeds gekoppeld aan vloerverwarming, muurverwarming of plafondverwarming. Die vormen van verwarming verhogen het comfort in huis door een gelijkmatige temperatuur en weinig luchtbeweging of tocht.

Belangrijk: Een rechtstreekse verbinding van de vloerverwarming (muurverwarming of plafondverwarming) aan de warmtebron (grond of water) maakt koelen in de zomer mogelijk zonder de warmtepomp in te schakelen, dus met een laag energiegebruik.

Een omkeerbare warmtepomp (bijvoorbeeld sommige airco-systemen) kan in de zomer de woning koelen door de woning zelf als warmtebron te gebruiken en de overtollige warmte aan de buitenlucht af te geven. Voor de koeling verbruikt de warmtepomp zowat dezelfde hoeveelheid energie als voor de verwarming. Het is dus niet echt een energiezuinige oplossing.

De warmtepomp kan ook instaan voor het opwarmen van het sanitair warm water; de totale installatie krijgt dan wel een lagere winstfactor.

Welke warmtebron kiezen ?

De eigen temperatuur van de warmtebron bepaalt de winstfactor, de opbrengst, van de warmtepomp. De keuze van warmtebron is daarom heel belangrijk. De meest gebruikte warmtebronnen zijn grond, grondwater en buitenlucht.


Grond

Horizontaal buizenstelsel

temperatuur: op 1 meter onder de grond tussen 4 en 17 °C, afhankelijk van het seizoen;

warmtebron: horizontaal ingegraven buizennetwerk. Een aangepaste vloeistof circuleert doorheen de buizen en brengt de warmte naar de warmtepomp.

winstfactor: varieert in functie van de grondtemperatuur.

Vertikaal buizenstelsel

temperatuur: op zo’n 6 meter diepte fluctueert die van 10 tot 12°C. Op deze diepte is de seizoensinvloed praktisch onbestaande;

warmtebron: verticaal geboord buizennet;

winstfactor: bijna constant gedurende het stookseizoen.


Grondwater

temperatuur: constant 10 à 14°C;

warmtebron: het opgepompte water geeft zijn warmte af in de warmtepomp en wordt weer in de grond gepompt;

winstfactor: hoog en constant tijdens het stookseizoen.


Buitenlucht

temperatuur: variabel volgens het seizoen;

warmtebron: rechtstreeks van de buitenlucht (warmtepomp opgesteld buiten);

winstfactor: variabel want bepaald door de buitentemperatuur; in de winter kan deze vrij laag zijn zodat bijverwarming noodzakelijk wordt.

Hoeveel energie haalt een warmtepomp uit de natuur?

De compressor is het enige onderdeel van de warmtepomp dat (elektrische) energie gebruikt. Het rendement, of juister geformuleerd de winstfactor (of COP coefficient of performance), van een warmtepomp wordt berekend door de geleverde energie (afgegeven warmte) te delen door de verbruikte hoeveelheid elektrische energie.

Een voorbeeld: de warmtebron levert per jaar 12.000kWh gratis warmte. De warmtepomp verhoogt deze warmte door de compressie en gebruikt daarvoor 3.000 kWh per jaar (niet gratis). Samengevoegd wordt er aan de woning 15.000 kWh geleverd als warmte. De winstfactor is dan 15.000/3.000 = 5.

Afhankelijk van de warmtebron zal de COP van een warmtepomp variëren tussen de 2,5 en 6.

Hoe groter het temperatuursverschil tussen de warmtebron en het verwarmingssysteem, hoe hoger het energieverbruik van de warmtepomp, hoe lager de winstfactor. Hoe dichter de temperatuur van de warmtebron en het verwarmingssysteem bij elkaar liggen, hoe hoger de winstfactor, hoe lager het elektrische verbruik van de warmtepomp.

Ik ga Bouwen & Renoveren

Extra

Een warmtepomp overal?

De warmtepomp voor residentieel gebruik is maar klein en heeft afmetingen die vergelijkbaar zijn met deze van een kleine frigo. Hij kan dus makkelijk in een normale woning geïnstalleerd worden.

Een horizontaal captatienet in de tuin heeft een oppervlakte nodig dat ± 25% groter is dan het te verwarmen oppervlak in de woning (afhankelijk van de bodemsamenstelling, zand, klei, … ). Stel je hebt een te verwarmen oppervlak van 200m2, dan is een oppervlak nodig van 250m2.

Heb je die ruimte niet dan kan je opteren voor een vertikaal captatienet of voor een systeem met grondwater. In de stad, met een niet makkelijk toegangbare tuin, kunnen ook deze mogelijkheden moeilijkheden opleveren, maar dan blijft er nog wel de mogelijkheid van een warmtepomp die zijn warmte haalt uit de buitenlucht.

In alle gevallen doe je er goed aan om verschillende offertes te vragen aan verschillende firma’s en goed te letten op de schriftelijke garanties van een bepaald rendement.

Niet gevonden wat je zocht?

Probeer het nogmaals in onze zoekmachine.

Gerelateerde artikels