4-pijps lucht-water warmtepomp: toepassing, voordelen en keuzes voor energie-efficiënte woningen

Published by Redactie on september 25, 2025 | Category warmtepomp

In de huidige context van steeds grotere aandacht voor energie-efficiëntie en duurzame oplossingen in de bouw- en renovatie-industrie, speelt de lucht-water warmtepomp een steeds belangrijkere rol. In het bijzonder de 4-pijps lucht-water warmtepomp biedt een geavanceerde technologie die zowel verwarming als koeling kan leveren. Deze technologie is vooral geschikt voor situaties waarin gelijktijdig verwarming en koeling nodig zijn, bijvoorbeeld in kantoorgebouwen of woningen met hoge warmwaterbehoefte naast ruimtekoeling. In dit artikel leggen we de technische basis van 4-pijps systemen uit, geven we een overzicht van hun toepassingsgebieden en voordelen, en geven we richtlijnen voor de keuze van het juiste systeem op basis van de behoefte.

Wat is een 4-pijps lucht-water warmtepomp?

Een 4-pijps lucht-water warmtepomp is een geavanceerd type warmtepomp dat in staat is om zowel ruimteverwarming als ruimtekoeling tegelijkertijd te leveren. In tegenstelling tot een 2-pijps systeem, dat slechts één functie tegelijk kan uitvoeren (verwarming of koeling), maakt een 4-pijps systeem gebruik van vier aansluitingen: twee voor warm water en twee voor koud water. Dit stelt de warmtepomp in staat om twee onafhankelijke circuits te bedienen. Hierdoor kan een gedeelte van een gebouw worden verwarmd, terwijl een ander gedeelte tegelijkertijd wordt gekoeld.

Onafhankelijke circuits

Het 4-pijps systeem bestaat uit twee subsystemen:

Systeem 1: De warmtepomp heeft een koude zijde en een warme zijde die onafhankelijk van elkaar aangestuurd kunnen worden. Er zijn vier aansluitingen: twee voor warm water en twee voor koud water. In plaats van één platenwisselaar zijn er twee: één voor warm en één voor koud water.
Systeem 2: Hierbij is het systeem in staat om in verschillende bedrijfstoestanden te functioneren, zoals ruimteverwarming, ruimtekoeling, tapwaterbedrijf en gelijktijdig koelen en tapwaterbedrijf.

De mogelijkheid om gelijktijdig te verwarmen en te koelen zorgt voor een hoger rendement, omdat er sprake is van energie-terugwinning. Dit betekent dat de warmtepomp bij gelijktijdig verwarmen en koelen de warmte uit één circuit kan gebruiken om het andere circuit te ondersteunen. Het totale rendement van het systeem wordt hierdoor verhoogd, wat zich vertaalt in een hogere TER (Total Efficiency Ratio), een maat die de combinatie van COP (verwarming) en EER (koeling) weergeeft.

Toepassingsgebieden van een 4-pijps lucht-water warmtepomp

4-pijps warmtepompen zijn ideaal voor gebouwen waarin tegelijkertijd zowel verwarming als koeling nodig zijn. Typische voorbeelden zijn:

Kantoorgebouwen met verschillende zijkanten (bijvoorbeeld een noord- en een zuidkant), waarbij de zuidkant overdag veel zon ontvangt en dus koeling nodig heeft, terwijl de noordkant mogelijk nog steeds verwarming nodig heeft.
Woningen met hoge warmwaterbehoefte, zoals gezinnen of woningen met een zwembad of sauna, waarbij gelijktijdig koeling nodig is in het restant van het huis.
Commerciële en industriële gebouwen, waarin verschillende zones gereguleerd moeten worden (verwarming in kantoorruimtes en koeling in productieruimtes).
Woningen met passieve ontwerpen, waarbij het klimaat in het gebouw variabel is, afhankelijk van de zonbelasting en binnentemperatuur.

In deze situaties is een 4-pijps systeem niet alleen efficiënter, maar ook beter afgestemd op de diverse behoeften van het gebouw. Het vermijdt het nodig hebben van meerdere aparte systemen, zoals twee 2-pijps warmtepompen, wat energetisch en financieel minder efficiënt kan zijn.

Technische kenmerken van 4-pijps systemen

Bedrijfstoestanden

4-pijps warmtepompen kunnen in meerdere bedrijfstoestanden functioneren, afhankelijk van de behoefte:

Ruimteverwarming: De warmtepomp functioneert als een normale lucht/water warmtepomp. Het gebruikt de lamellenwarmtewisselaar aan de bronzijde en de platenwisselaar van circuit A aan de afgifte zijde.
Ruimtekoeling: De warmtepomp werkt als een lucht/water chiller, opnieuw met de lamellenwarmtewisselaar aan de bronzijde en de platenwisselaar van circuit A aan de afgifte zijde.
Tapwaterbedrijf: De warmtepomp is in staat om via een geoptimaliseerde platenwisselaar voor tapwaterbedrijf warm water te leveren.
Gelijktijdig koelen en tapwaterbedrijf: Hierbij functioneert het systeem als een water/water warmtepomp. De platenwisselaar van circuit A wordt gebruikt voor tapwater en de platenwisselaar van circuit B voor koeling.

Deze flexibiliteit maakt het systeem geschikt voor een breed spectrum van toepassingen en zorgt voor een hoger rendement bij gelijktijdige verwerking van meerdere functies.

Rendement en energie-efficiëntie

Een van de belangrijkste voordelen van een 4-pijps systeem is het hogere rendement bij gelijktijdig verwarmen en koelen. Hierbij is er sprake van energie-terugwinning, waarbij de warmte uit één circuit wordt gebruikt om het andere circuit te ondersteunen. Dit zorgt voor een hogere TER (Total Efficiency Ratio), die in sommige gevallen tot 7 of 8 kan oplopen. Dit betekent dat voor elke eenheid energie die wordt ingezet, er 7 tot 8 eenheden aan warmte of koude worden geproduceerd.

In vergelijking met een 2-pijps systeem, dat slechts COP (verwarming) of EER (koeling) meet, levert een 4-pijps systeem dus een veel betere energie-efficiëntie. Dit maakt het systeem vooral aantrekkelijk in de context van de huidige klimaatdoelen en de toewijzing van subsidies voor duurzame energie.

Voordelen van een 4-pijps lucht-water warmtepomp

1. Simultane verwarming en koeling

Het meest opvallende voordeel van een 4-pijps systeem is de mogelijkheid om tegelijkertijd te verwarmen en te koelen. Dit is bijvoorbeeld handig in kantoorgebouwen of woningen met verschillende zijkanten. Het elimineert de behoefte aan meerdere systemen en zorgt voor een energie-efficiënter oplossing.

2. Hogere energie-efficiëntie

Door energie-terugwinning (bij gelijktijdig verwarmen en koelen) is het rendement van een 4-pijps systeem aanzienlijk hoger dan dat van een 2-pijps systeem. Dit leidt tot lagere energiekosten en een kleinere CO2-voetafdruk.

3. Flexibiliteit in toepassing

Een 4-pijps systeem is geschikt voor een breed spectrum van toepassingen, van woningen tot commerciële gebouwen. Het kan worden afgestemd op de specifieke behoefte van het gebouw, waardoor het een veelzijdige en toekomstbestendige oplossing biedt.

4. Integratie met warmwaterproductie

Het systeem is in staat om ook warm water te leveren, wat het ideaal maakt voor woningen met hoge warmwaterbehoefte. Het is mogelijk om tapwater te leveren zonder extra apparatuur, zoals een aparte warmtepomp of boiler.

5. Duurzame en milieuvriendelijke energiegebruik

Een 4-pijps lucht-water warmtepomp maakt gebruik van de warmte in de buitenlucht om ruimteverwarming en -koeling te leveren. Dit maakt het systeem een duurzame alternatief voor traditionele verwarmings- en koelsystemen, die vaak fossiele brandstoffen gebruiken.

Keuze tussen 2-pijps en 4-pijps systeem

Hoewel een 4-pijps systeem meerdere voordelen biedt, is het niet altijd de beste keuze. De keuze tussen een 2-pijps en een 4-pijps systeem hangt af van de behoefte van het gebouw.

Wanneer een 2-pijps systeem voldoende is

Een 2-pijps systeem is voldoende als er slechts één functie tegelijk nodig is: ofwel verwarming (ruimteverwarming of tapwater) ofwel koeling. Voor eenvoudige woningen of gebouwen zonder gelijktijdige behoefte aan verwarming en koeling is dit systeem voldoende en meestal kostenefficiënter.

Wanneer een 4-pijps systeem nodig is

Een 4-pijps systeem is nodig als er gelijktijdige behoefte is aan verwarming en koeling. Dit kan het geval zijn in kantoorgebouwen met verschillende zijkanten, woningen met hoge warmwaterbehoefte en gelijktijdige ruimtekoeling, of commerciële gebouwen met verschillende zones.

In sommige gevallen wordt ook gekozen voor twee 2-pijps systemen in plaats van één 4-pijps systeem. Dit kan vanwege beperkte budgetten of specifieke installatietoepassingen het geval zijn. Echter, zoals aangegeven in de bronmaterialen, is een 4-pijps systeem energie-efficiënter en dus vaak de betere keuze op lange termijn.

Voorbeeld van een 4-pijps systeem: de Vitocal 222-A

Een concrete voorbeeld van een 4-pijps systeem is de Vitocal 222-A van Viessmann. Deze lucht/water warmtepomp is in monoblok-uitvoering beschikbaar en is ontworpen voor zowel verwarming als koeling. Het systeem bevat een geïntegreerde warmwaterboiler van 220 liter en is geschikt voor het leveren van warm water, ruimteverwarming en ruimtekoeling.

Technische specificaties

Nominaal thermisch vermogen: 3,8 tot 11,6 kW (A7/W35)
Maximale aanvoertemperatuur: tot 60 °C
COP-waarde: tot 5,0 bij een buitentemperatuur van 7,0 °C en een watertemperatuur van 35,0 °C
Fluisterstille werking: dankzij innovatief Advanced Acoustic Design
Optimale efficiëntie: zelfs in ruimtes met weinig installatieplaats
Voorbereiding voor eigenverbruik van zonnestroom: het systeem is geschikt voor gebruik met fotovoltaïsche zonnepanelen

De Vitocal 222-A is een compacte en efficiënte oplossing die ideaal is voor woningen en kleine commerciële gebouwen. Het systeem is gemakkelijk te installeren en heeft een laag geluidsniveau, wat het geschikt maakt voor toepassing in woningen in de buurt van buren.

Bufferbehoeften bij 4-pijps warmtepompen

Een belangrijk aspect bij de installatie van een 4-pijps warmtepomp is het bepalen van de benodigde buffers. Buffers zijn essentieel voor het opslaan van warmte en zorgen voor een stabiele temperatuurregeling in het systeem. De benodigde bufferinhoud hangt af van het type warmtepomp en de omstandigheden waarin deze werkt.

Bepaling van bufferinhoud

De benodigde bufferinhoud kan worden berekend aan de hand van het vermogen van de warmtepomp. Voorbeeldberekeningen zijn als volgt:

Bij een brine/water of water/water warmtepomp met 2 compressoren:
- Zoek het totaal vermogen van de warmtepomp op bij een bron van 10°C naar een aanvoer van 35°C.
- Vermenigvuldig dit vermogen met 0,75 en met 20.
- Voorbeeld: een warmtepomp met 2 compressoren die elk 20 kW leveren: 40 x 0,75 x 20 = 600 liter.
Bij een lucht/water aan-uit warmtepomp:
- Zoek het vermogen bij een buitentemperatuur van 15°C naar een aanvoer van 35°C.
- Vermenigvuldig dit vermogen met 20.
- Voorbeeld: een warmtepomp die 8 kW levert bij deze temperaturen: 8 x 20 = 160 liter.
Bij een lucht/water modulerende warmtepomp:
- Zoek het minimaal vermogen bij een buitentemperatuur van 15°C naar een aanvoer van 35°C.
- Vermenigvuldig dit vermogen met 20.
- Voorbeeld: een warmtepomp die kan moduleren tussen 2 en 8 kW: 2 x 20 = 40 liter.
Bij een bodemwarmtepomp waarbij alleen het vermogen bij 0°C naar 35°C bekend is:
- Vermenigvuldig het vermogen met 1,2.

Deze berekeningen geven een duidelijk beeld van de benodigde bufferinhoud en helpen bij het kiezen van de juiste buffercapaciteit voor het systeem. Het gebruik van een juiste buffer zorgt voor een stabielere werking van de warmtepomp en vermindert het aantal aan-uit cycli, wat leidt tot een verlengde levensduur en lagere energiekosten.

Conclusie

De 4-pijps lucht-water warmtepomp biedt een geavanceerde en efficiënte oplossing voor zowel verwarming als koeling. Het systeem is geschikt voor situaties waarin gelijktijdige behoefte is aan verwarming en koeling, zoals in kantoorgebouwen of woningen met hoge warmwaterbehoefte. Door de mogelijkheid tot energie-terugwinning levert het systeem een hoger rendement dan een 2-pijps systeem, wat het een aantrekkelijke keuze maakt in de context van duurzame energiegebruik.

Hoewel een 2-pijps systeem voldoende kan zijn voor eenvoudige toepassingen, is een 4-pijps systeem de betere keuze wanneer er gelijktijdige verwerking van meerdere functies nodig is. Het biedt flexibiliteit, energie-efficiëntie en een toekomstbestendige oplossing voor de verwarmings- en koelbehoefte van een gebouw.

Bij de installatie is het belangrijk om de benodigde bufferinhoud nauwkeurig te berekenen. De buffer zorgt voor een stabiele werking van het systeem en draagt bij aan de energie-efficiëntie. Door de juiste buffer te kiezen, kan het systeem optimaal functioneren en langer meegaan.

Tegen de achtergrond van steeds hogere aandacht voor energie-efficiëntie en duurzame oplossingen, is de 4-pijps lucht-water warmtepomp een toekomstgerichte keuze die zowel milieuvriendelijk als kostenefficiënt is.