Koelfunctie van warmtepompen: efficiënte en duurzame oplossing voor comfortabel koelen

Het gebruik van warmtepompen als koelsysteem is steeds vaker opkomend in de woningbouw en de industriële toepassing. Niet alleen kunnen warmtepompen ruimtes efficiënt verwarmen, maar ze zijn ook in staat om te koelen, zowel passief als actief. Dit artikel geeft een gedetailleerde uitleg over de koelfunctie van warmtepompen, inclusief de verschillende technologieën, voordelen, nadelen en installatieaspecten. De informatie is gebaseerd op betrouwbare bronnen uit de bouw- en technologiesector.

Inleiding

Een warmtepomp is een duurzame technologie die energie uit de omgeving (zoals lucht of grond) gebruikt om ruimtes te verwarmen. Bovendien is het mogelijk om deze systemen ook te gebruiken voor koeltoepassingen. Dit kan op twee manieren: actief of passief. Actief koelen gebruikt de compressor om warmte uit de binnenruimte te halen, terwijl passief koelen voornamelijk het circulatiesysteem gebruikt, zonder gebruik van de compressor. Dit maakt passief koelen energie-efficiënter, maar minder geschikt voor snelle koeling in warme maanden.

In dit artikel worden zowel de technische aspecten van de koelfunctie als de praktische toepassingen en voor- en nadelen van warmtepompen in koelmodus besproken.

Actief koelen met een warmtepomp

Actief koelen met een warmtepomp werkt op een vergelijkbare manier als verwarmen, maar dan met omgekeerde richting van de warmtetransport. In plaats van warmte uit de buitenlucht of grond naar binnen te brengen, trekt de warmtepomp warmte uit de binnenruimte en voert die af naar de buitenomgeving. Het resultaat is een koelere binnenlucht, vergelijkbaar met een airconditioningssysteem, maar dan met een lagere CO₂-uitstoot en minder energieverbruik bij passieve toepassingen.

Hoe werkt actief koelen?

Bij actieve koeling wordt de koelkringloop intern omgekeerd. De primaire en secundaire aansluitingen van het systeem worden omgewisseld. Zo kan de warmtepomp effectief warmte onttrekken aan de binnenruimte en afvoeren naar de buitenlucht. Tijdens dit proces blijft de compressor actief, waardoor de warmtepomp een hogere koelcapaciteit kan leveren dan bij passieve koeling. Echter, het energieverbruik bij actief koelen is hoger dan bij passief koelen, omdat de compressor in werking blijft.

Een warmtepomp die actief koelt, kan zowel als een lucht-lucht als een lucht-water systeem functioneren. In een lucht-lucht systeem wordt warme lucht van binnen afgevoerd naar buiten, waarbij de warmte wordt afgegeven aan de buitenlucht. In een lucht-water systeem wordt het water in het verwarmingssysteem gekoeld, waardoor het koelend effect heeft op de radiatoren of vloerverwarming.

Toepassingen van actief koelen

Actief koelen is ideaal voor situaties waarbij een snelle temperatuurverlaging nodig is. Dit is bijvoorbeeld het geval in warme zomermaanden of in gebouwen zonder voldoende schaduw of ventilatie. Actieve koeling is ook geschikt voor ruimtes met hoge warmtebelasting, zoals kantoren of winkels met veel bezoekers.

Lucht/water-warmtepompen zijn vooral geschikt voor actief koelen, omdat ze kunnen werken met koeloppervlakken zoals ventilatorconvectoren, vloerverwarming of wandverwarming. Daarnaast kan de warmte die uit de kamers wordt gehaald, gebruikt worden om huishoudelijk water op te warmen of terug te leiden naar de warmtebron, waardoor het systeem efficiënter wordt.

Kosten van actief koelen

De investering in een warmtepomp met koelfunctie hangt af van het type systeem. Een lucht-lucht warmtepomp is beschikbaar vanaf € 3.000, inclusief btw en plaatsing. Voor een lucht-water warmtepomp is de investering hoger; deze systemen zijn verkrijgbaar vanaf ongeveer € 7.500, inclusief plaatsing.

Het actieve koelen met een warmtepomp is energieintensiever dan passief koelen, omdat de compressor actief blijft. Echter, gezien de hoge COP (Coefficient of Performance) van moderne warmtepompen, blijft het energieverbruik toch veel lager dan bij conventionele airconditioningssystemen. Een COP van 4.86, zoals vermeld in een technische specificatie van een brine/water-warmtepomp, betekent dat de warmtepomp voor elke 1 kWh elektriciteit die wordt verbruikt, 4.86 kWh warmte kan onttrekken of afgeven. Bij koelen betekent dit dat de warmtepomp 4.86 kWh warmte kan afvoeren per 1 kWh elektriciteit die wordt gebruikt.

Voordelen van actief koelen

• Snelle en efficiënte koeling: Actief koelen is geschikt voor directe temperatuurverlaging in warme ruimtes.
• Flexibiliteit in toepassing: Het systeem kan zowel verwarmen als koelen en is geschikt voor verschillende installaties, zoals vloerverwarming of radiatoren.
• Duurzame oplossing: Ondanks het hogere energieverbruik t.o.v. passief koelen, is het energieverbruik van actieve warmtepompen lager dan bij conventionele koelsystemen.
• Vlot te plaatsen: Voor een lucht-lucht of lucht-water systeem is geen ingrijpende installatie nodig, zoals graven voor grondwarmtepompen.

Nadelen van actief koelen

• Hoog energieverbruik: Actief koelen verbruikt meer elektriciteit dan passief koelen, omdat de compressor in werking blijft.
• Minder milieuvriendelijk: Ondanks de lage CO₂-uitstoot t.o.v. airconditioning, is actief koelen minder milieuvriendelijk dan passief koelen.
• Hogere investering: Lucht-water warmtepompen zijn duurder dan lucht-lucht systemen.

Passief koelen met een warmtepomp

Passief koelen, ook wel aangeduid als natuurlijke koeling, is een efficiëntere en energiezuinigere methode om ruimtes te koelen. Bij passief koelen wordt geen gebruik gemaakt van de compressor van de warmtepomp. In plaats daarvan wordt het circulatiesysteem gebruikt om warmte af te voeren naar de buitenomgeving. De koelcapaciteit is daardoor lager dan bij actief koelen, maar het energieverbruik is aanzienlijk lager.

Hoe werkt passief koelen?

Passief koelen is meestal mogelijk met een grond/water- of water/water-warmtepomp. De geothermische sondes of collectoren in de ondergrond of waterbron geven de warmte af die tijdens het verwarmen opgenomen is. De natuurlijke omgevingslucht wordt ook gebruikt om de warmte af te voeren. Het regelmechanisme en de circulatiepomp blijven actief, maar de compressor wordt uitgeschakeld. Hierdoor is er geen elektriciteitsverbruik nodig voor de koeling.

De temperatuur in een ruimte kan met passief koelen met ongeveer drie graden Celsius verlaagd worden. Dit is voldoende voor comfortabel koelen in normale zomerklimaten. De installatie is relatief eenvoudig en er is geen extra geluidsoverlast vanwege de afwezigheid van de compressor. Passief koelen met geothermische sondes is meestal de meest efficiënte methode.

Voordelen van passief koelen

• Energie-efficiëntie: Er is geen elektriciteitsverbruik nodig, omdat de compressor niet gebruikt wordt.
• Lage kosten: De investering in passief koelen is lager dan bij actief koelen, aangezien geen extra componenten nodig zijn.
• Duurzame oplossing: Het verbruikt geen elektriciteit en heeft een lagere CO₂-uitstoot.
• Geen geluidsoverlast: De compressor is uitgeschakeld, waardoor het systeem geruisloos werkt.

Nadelen van passief koelen

• Beperkte koelcapaciteit: Het systeem is niet geschikt voor snelle koeling of bij extreme warmte.
• Afhankelijk van buitenomstandigheden: De koelcapaciteit is afhankelijk van de temperatuur van de grond of waterbron.
• Hoogere investering in infrastructuur: Voor geothermische sondes is wel graafwerk nodig, wat de installatiekosten verhoogt.

Vergelijking van actief en passief koelen

Technische aspecten van warmtepompen met koelfunctie

2-pijps- versus 4-pijpssysteem

Bij warmtepompen met koelfunctie worden meestal twee soorten systemen onderscheiden: 2-pijps- en 4-pijpssystemen. Het verschil zit in de mogelijkheid om tegelijkertijd te verwarmen én te koelen.

2-pijpssysteem

Een 2-pijpssysteem bestaat uit één circuit dat zowel voor verwarming als voor koeling gebruikt kan worden, maar niet tegelijkertijd. Bij verwarming levert het systeem warm water aan de radiatoren of vloerverwarming, terwijl bij koeling het water gekoeld wordt en het koelend effect heeft op de ruimte. Omdat het systeem niet tegelijkertijd verwarmt én koelt, is de efficiëntie lager dan bij een 4-pijpssysteem.

4-pijpssysteem

Een 4-pijpssysteem is ontworpen om tegelijkertijd te verwarmen én te koelen. Het systeem heeft twee aparte circuits: één voor verwarming en één voor koeling. Hierdoor kan het systeem tegelijkertijd warm water leveren aan de verwarmingssystemen en gekoeld water aan de koelsystemen. De efficiëntie van het systeem is hoger, omdat er sprake is van warmterecycling. Er zijn twee varianten van het 4-pijpssysteem:

• Systeem 1: Twee platenwisselaars, één voor verwarmen en één voor koelen. Dit systeem is geschikt voor zowel verwarming als koeling, maar niet voor het opwekken van warm tapwater.
• Systeem 2: Een systeem dat zowel verwarming, koeling én warm tapwater kan leveren. Dit is geschikt voor huishoudelijke toepassingen waarbij warme doucher en koelend effect nodig zijn.

Voorbeelden van warmtepompen met koelfunctie

Een voorbeeld van een warmtepomp met koelfunctie is de alpha innotec SWCV 92K3. Deze brine/water-warmtepomp is geschikt voor gesloten bronnen en heeft een verwarmingsvermogen van 1,8 tot 8,7 kW. Het COP (Coefficient of Performance) bij 0/35°C is 4.86, wat aangeeft dat het systeem efficiënt werkt. Deze warmtepomp is geschikt voor koelen en heeft een compact ontwerp, waardoor het geschikt is voor gebruik in woningen.

Kiezen voor de juiste warmtepomp met koelfunctie

Het kiezen van de juiste warmtepomp met koelfunctie hangt af van verschillende factoren, zoals het type woning, het verwarmingssysteem en de gewenste koelcapaciteit. Voor woningen met radiatoren of vloerverwarming is een lucht-water warmtepomp de meest geschikte keuze. Voor woningen zonder bestaand verwarmingssysteem is een lucht-lucht warmtepomp een betere optie, vooral als er al elektrische verwarming is.

Factoren om in overweging te nemen

• Type woning: Is het een appartement of een vrijstaande woning?
• Verwarmingssysteem: Radiatoren, vloerverwarming of een ander systeem?
• Ruimtes: Welke ruimtes moet worden gekoeld? Is koelen nodig in alle ruimtes of enkel in bepaalde kamer?
• Klimaat: Is het een klimaat met hoge temperaturen of normale zomertemperaturen?
• Budget: Wat is het budget voor investering en energie?

Advies bij het kiezen

• Lucht-lucht warmtepomp: Geschikt voor woningen zonder bestaand verwarmingssysteem. Voordelig en efficiënt voor zowel verwarmen als koelen.
• Lucht-water warmtepomp: Geschikt voor woningen met bestaande radiatoren of vloerverwarming. Efficiënter voor koelen, maar duurder dan een lucht-lucht systeem.
• Grond/water-warmtepomp: Geschikt voor passief koelen, maar vereist graafwerk. Efficiënter in klimaten met hoge temperaturen.
• 4-pijpssysteem: Geschikt voor woningen waar zowel verwarming, koeling en warm tapwater nodig is. Hogere investering, maar hogere efficiëntie.

Toekomstige ontwikkelingen

De technologie van warmtepompen met koelfunctie is in ontwikkeling. Nieuwe systemen worden ontworpen die nog efficiënter zijn en minder energie verbruiken. Daarnaast worden warmtepompen steeds vaker gecombineerd met duurzame energiebronnen zoals zonnepanelen of thermische zonne-energie. Dit maakt het mogelijk om een volledig duurzaam en energieautonoom systeem te ontwikkelen.

Conclusie

Koelen met een warmtepomp is een efficiënte en duurzame oplossing voor comfortabel koelen in huis. Er zijn twee manieren om te koelen: actief en passief. Actief koelen is geschikt voor snelle temperatuurverlaging, maar verbruikt meer energie. Passief koelen is energie-efficiënter, maar heeft een lagere koelcapaciteit. Het kiezen van de juiste warmtepomp met koelfunctie hangt af van het type woning, het verwarmingssysteem en de gewenste koelcapaciteit.

Voor huizen met bestaande radiatoren of vloerverwarming is een lucht-water warmtepomp de meest geschikte keuze. Voor huizen zonder bestaand verwarmingssysteem is een lucht-lucht warmtepomp een betere optie. Een 4-pijpssysteem is geschikt voor woningen waar zowel verwarming, koeling en warm tapwater nodig is. De toekomstige ontwikkelingen in warmtepomptechnologie zullen leiden tot nog efficiëntere en duurzamere oplossingen voor koelen en verwarmen.

Bronnen

1. Kan je koelen met een warmtepomp?
2. Actief en passief koelen met warmtepompen
3. Alpha Innotec Brine/Water Warmtepomp SWCV 92K3
4. 2-pijps- en 4-pijpssysteem warmtepomp