Hoe werkt een warmtepomp: principe, technologie en toepassingen

Published by Redactie on september 23, 2025 | Category warmtepomp

Een warmtepomp is een technische oplossing die steeds vaker wordt ingezet in woningen en gebouwen om duurzaam en efficiënt te verwarmen, eventueel ook te koelen en warm water te leveren. Het principe van een warmtepomp is vergelijkbaar met dat van een koelkast, maar dan in omgekeerde richting. In plaats van warmte uit een ruimte af te voeren, haalt een warmtepomp energie op uit een omgeving, zoals de lucht, de bodem of het water, en brengt die over naar een ruimte waar warmte nodig is.

De werking van een warmtepomp is gebaseerd op een cyclus van opname, compressie, afgifte en expansie van een koudemiddel. De efficiëntie van deze cyclus wordt beïnvloed door factoren zoals de kwaliteit van de installatie, het type warmtebron en het verwarmingssysteem in de woning. In dit artikel bespreken we de werking van warmtepompen in detail, inclusief de technische principes, de verschillende soorten en hun toepassingen. Bovendien geven we inzicht in de levensduur, het onderhoud en de kosten van een warmtepompinstallatie.

Het principe van een warmtepomp

Een warmtepomp werkt volgens het principe van een koudemiddelcyclus. Dit proces wordt ook wel de thermodynamische cyclus genoemd. Het koudemiddel, een vloeistof dat gemakkelijk verdampt en condenseert, speelt een centrale rol in de werking van de warmtepomp. De cyclus bestaat uit vier stappen: warmteopname, compressie, warmteafgifte en expansie. Deze stappen vormen een continue cyclus die zich herhaalt zolang er energie nodig is voor verwarming of warm waterproductie.

1. Warmteopname

In de eerste fase van de cyclus haalt de warmtepomp warmte uit een bron. De meest voorkomende bronnen zijn lucht, water of de bodem. Afhankelijk van het type warmtepomp wordt deze energie opgenomen via een ventilator (lucht), een systeem van buizen (bodem) of een pomp (water). Zelfs bij lage temperaturen, zoals -20°C, kan een warmtepomp energie uit de omgeving halen. Dit is mogelijk omdat het koudemiddel een lager kookpunt heeft dan de omgevingstemperatuur.

Bijvoorbeeld bij een lucht-water warmtepomp wordt lucht aangezogen en door een verdamper geleid. De koudemiddel in de verdamper absorbeert warmte uit de lucht, waardoor het verdampt. Dit proces kan ook bij temperaturen onder nul graden plaatsvinden, omdat het koudemiddel een zeer laag kookpunt heeft.

2. Compressie

De dampvorming van het koudemiddel in de verdamper wordt gevolgd door de compressie. In deze fase wordt de damp gecomprimeerd door een compressor. Hierdoor stijgt de druk en de temperatuur van de damp aanzienlijk. De compressor is een van de belangrijkste onderdelen van de warmtepomp, omdat hij bepaalt hoeveel energie er nodig is om de cyclus te laten werken.

De efficiëntie van de compressor heeft direct invloed op de COP (Coefficient of Performance) van de warmtepomp. Hoe efficiënter de compressor werkt, hoe minder elektriciteit nodig is voor het opweken van warmte. Dit betekent dat de keuze van een kwaliteitscompressor van groot belang is voor het energieverbruik en de kosten van de warmtepomp.

3. Warmteafgifte

Nadat de damp is samengeperst en opgewarmd, wordt deze geleid naar de condensor. In de condensor geeft het koudemiddel de opgewekte warmte af aan het verwarmingssysteem van het huis. Dit kan bijvoorbeeld een vloerverwarming, radiatoren of een cv-systeem zijn. Het koudemiddel condenseert hierbij terug naar vloeistofvorm, waardoor het weer gereed is voor de volgende cyclus.

De warmteafgifte is cruciaal voor de efficiëntie van de warmtepomp. Het verwarmingssysteem moet geschikt zijn voor lage temperatuur verwarming (LTV). Dit betekent dat de aanvoertemperatuur in het cv-systeem maximaal 50-55°C is, en het liefst zelfs 35°C of lager. Bij hogere temperaturen verhoogt het energieverbruik van de warmtepomp en daalt het rendement (SCOP).

4. Expansie en herhaling

De laatste fase van de cyclus is de expansie. Hierbij wordt de druk van het koudemiddel verlaagd via een expansieventiel. Hierdoor zakt de temperatuur van het koudemiddel, waardoor het weer in staat is om warmte op te nemen uit de omgeving. Vervolgens begint de cyclus opnieuw.

Deze vier stappen vormen samen een continue cyclus die draait zolang er warmte nodig is. Het systeem is ontworpen om energie te besparen, omdat het gebruik van elektriciteit beperkt is tot de compressie en de ventilatie van de bron.

Werking in verschillende seizoenen

Een warmtepomp blijft efficiënt werken in alle seizoenen, inclusief de winter. Hoewel het koud kan worden buiten, blijft er voldoende warmte in de omgeving aanwezig om de warmtepomp aan te drijven. De meeste warmtepompen blijven goed presteren tot temperaturen rond -10°C of zelfs lager, afhankelijk van de technologie en het type installatie.

Bij hybride warmtepompen, die een combinatie vormen van een warmtepompsysteem en een traditionele cv-ketel, springt de ketel in op zeer koude dagen of wanneer extra warmte nodig is. Deze combinatie zorgt ervoor dat het huis altijd op temperatuur blijft, terwijl het gasverbruik aanzienlijk gereduceerd wordt. Dit maakt een hybride warmtepomp een interessante tussenstap naar volledig gasloos verwarmen.

Koelen met een warmtepomp

Niet alle warmtepompen zijn in staat om zowel te verwarmen als te koelen, maar er zijn modellen die deze functie wel beschikbaar hebben. Het koelen gebeurt door het proces om te draaien: in plaats van warmte uit de omgeving te halen, voert de warmtepomp warmte uit de woning af. Dit gebeurt doordat het koudemiddel in de verdamper warmte uit de binnenvoertemperatuur opneemt en deze afgeeft aan de omgeving.

Het koelvermogen van een warmtepomp hangt af van het type en de capaciteit. Over het algemeen zorgt dit voor een verlaging van de binnentemperatuur met enkele graden, wat op warme zomerdagen extra comfort biedt. Het is belangrijk om te weten dat het koelen meestal efficiënter is bij hogere binnentemperaturen en lage buitentemperaturen.

Soorten warmtepompen en bronnen

Er zijn verschillende soorten warmtepompen, die elk een andere bron gebruiken voor het opweken van warmte. De keuze van het type warmtepomp hangt af van factoren zoals de beschikbaarheid van de bron, het type woning en het verwarmingssysteem. De drie meest voorkomende soorten zijn:

Lucht-water warmtepompen: Haalt warmte uit de lucht en geeft deze af aan een cv-systeem of vloerverwarming. Ze zijn eenvoudig te installeren en geschikt voor vrijwel elk type woning.
Bodem-water warmtepompen: Haalt warmte uit de bodem via horizontale of verticale geothermische collectoren of sondes. Deze warmtepompen zijn efficiënter in koudere klimaten, omdat de bodemtemperatuur stabiel is.
Water-water warmtepompen: Haalt warmte uit oppervlaktewater zoals een meer of een rioolwaterloop. Ze zijn minder geschikt voor particuliere woningen, maar worden vaak gebruikt in grotere gebouwen en collectieve verwarmingssystemen.

Bij sommige warmtepompen is het mogelijk om het systeem aan te sluiten op een buffer of cv-systeem voor warm waterproductie. Dit maakt ze niet alleen geschikt voor verwarming, maar ook voor het opweken van warm tapwater.

Levensduur en onderhoud

De levensduur van een warmtepomp ligt gemiddeld tussen de 15 en 25 jaar, afhankelijk van het type en het onderhoud. Een hybride warmtepomp heeft een iets kortere levensduur, namelijk gemiddeld rond de 15 jaar. Regelmatig onderhoud is essentieel om de efficiëntie en de duurzaamheid van het systeem te waarborgen. Dit onderhoud omvat onder andere het reinigen van filters, het controleren van de koelvloeistof en het inspecteren van het verwarmingssysteem.

Een kwaliteitsinstallatie is ook een belangrijke factor in de levensduur van een warmtepomp. Een slechte installatie kan leiden tot prestatieverlies, verhoogde energiekosten en het nodig maken van vroegtijdige vervanging. Het is daarom verstandig om de warmtepomp te laten installeren door een erkende installateur die ervaring heeft met deze technologie.

Kosten van een warmtepompinstallatie

Hoewel een warmtepompinstallatie aanzienlijk duurder is dan een traditionele cv-ketel, levert het op de lange termijn energiekostenbesparing op. De aanschafkosten variëren afhankelijk van het type warmtepomp en de omvang van de installatie. Voorbeelden van de kosten zijn:

Lucht/lucht multisplit: Vanaf €4.000 à €5.000 (geplaatst, exclusief btw, met 1 buitenunit en twee binnenunits, niet voor een volledige woning).
Lucht/water split: Vanaf €10.000 (geplaatst, exclusief btw, exclusief radiatoren of vloerverwarming, inclusief warmwaterproductie voor een volledige woning).
Bodem/water, horizontale BWW monoblok: Vanaf €11.000 (geplaatst, exclusief btw, exclusief radiatoren of vloerverwarming, inclusief warmwaterproductie voor een volledige woning).
Bodem/water, verticale BWW monoblok: De kosten zijn hier niet vermeld in de bron, maar zijn in de praktijk meestal hoger dan bij de horizontale versie vanwege de diepere boringen.

Het is belangrijk om rekening te houden met de installatiekosten, aansluitingkosten en eventuele subsidies of belastingaftrekken. Deze factoren kunnen aanzienlijk invloed hebben op de totale investering en de terugverdientijd.

Conclusie

Een warmtepomp is een duurzame en efficiënte oplossing voor verwarming, koeling en warmwaterproductie. De werking is gebaseerd op een koudemiddelcyclus, die bestaat uit vier stappen: warmteopname, compressie, warmteafgifte en expansie. De efficiëntie van de warmtepomp hangt af van factoren zoals het type bron, het verwarmingssysteem en de kwaliteit van de installatie. In de winter blijft de warmtepomp werken, zelfs bij temperaturen onder het vriespunt. Hybride warmtepompen combineren de voordelen van een warmtepomp met die van een traditionele cv-ketel en vormen een goede tussenstap naar volledig gasloos verwarmen.

De levensduur van een warmtepomp ligt tussen de 15 en 25 jaar, afhankelijk van het onderhoud en het type. Regelmatig onderhoud is essentieel om de efficiëntie en duurzaamheid te waarborgen. De aanschafkosten van een warmtepompinstallatie zijn aanzienlijk, maar leiden op de lange termijn tot energiekostenbesparing. De keuze van het type warmtepomp hangt af van factoren zoals de beschikbaarheid van de bron, het type woning en het verwarmingssysteem.

Bronnen

werken