4-pijps warmtepomp: Toepassingen, voordelen en technische specificaties in duurzame opwekking

Published by Redactie on september 25, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

In de bouw- en renovatiebranche is het gebruik van 4-pijps warmtepompen een steeds relevantere keuze, vooral in gebouwen waar zowel verwarming als koeling gelijktijdig of afwisselend nodig zijn. Dit type systeem biedt unieke mogelijkheden in vergelijking met de klassieke 2-pijps warmtepomp. Het verschil zit hem vooral in de mate van flexibiliteit en het potentieel voor energierecupering, wat leidt tot hogere efficiëntie en duurzaamheid. In dit artikel leggen we de technische aspecten, toepassingen en voordelen van een 4-pijps warmtepomp uit aan de hand van concrete voorbeelden en gegevens uit praktische projecten.

Deze warmtepompen worden zowel in industriële als commerciële omgevingen ingezet en zijn ook steeds vaker te vinden in de woningbouwsector, vooral in gebouwen met complexe energiebehoeften. Het is van belang om niet alleen te begrijpen wat een 4-pijps systeem inhoudt, maar ook hoe het werkt, welke toepassingen het heeft en waarom het een uitkomst kan zijn in een verduurzamingsproject.

In de onderstaande hoofdstukken behandelen we de werking van een 4-pijps warmtepomp, de voordelen in vergelijking met een 2-pijps systeem, en concrete casussen waarin deze technologie succesvol is ingezet. We sluiten af met richtlijnen voor de keuze tussen 2- en 4-pijps systemen, en richtlijnen voor de benodigde buffers.

Werking van een 4-pijps warmtepomp

Onafhankelijke circuits voor verwarming en koeling

Een 4-pijps warmtepomp beschikt over twee onafhankelijke circuits: één voor warm water en één voor koud water. Hierdoor is het mogelijk om in één systeem zowel te verwarmen als te koelen, afzonderlijk of gelijktijdig. Dit is in contrast met een 2-pijps systeem, waarin de warmtepomp op elk moment ofwel verwarmt ofwel koelt, maar niet beide tegelijk.

Een 4-pijps systeem bevat meestal twee platenwarmtewisselaars: één voor warm water en één voor koud water. Deze opstelling maakt het mogelijk om zowel warme als koude waterstromen te genereren, afhankelijk van de behoefte in het gebouw. Bij gelijktijdige verwarming en koeling vindt energierecupering plaats, wat leidt tot een hogere efficiëntie.

Bedrijfstoestanden

De meeste 4-pijps warmtepompen hebben vier bedrijfstoestanden:

Ruimteverwarming: De warmtepomp functioneert als een normale lucht/water warmtepomp en maakt gebruik van de lamellenwarmtewisselaar aan de bronzijde en de platenwisselaar van circuit A aan de afgifte zijde.
Ruimtekoeling: De warmtepomp functioneert als een lucht/water chiller en maakt gebruik van dezelfde componenten als bij ruimteverwarming, maar met omgekeerde thermodynamische cyclus.
Tapwaterbedrijf: De warmtepomp functioneert als een warmtepomp voor het opwekken van warm tapwater. Hierbij wordt de platenwisselaar B gebruikt aan de afgifte zijde.
Gelijktijdig koelen en tapwaterbedrijf: De warmtepomp gedraagt zich als een water/water warmtepomp, waarbij circuit A wordt gebruikt voor tapwater en circuit B voor ruimtekoeling.

Het belang van deze vier toestanden ligt in de mogelijkheid om het systeem aan te sluiten op meerdere toepassingen, zoals luchtbehandeling, tapwateropwekking en energierecupering. In combinatie met bestaande buffervaten of luchtbehandelingskasten kan het systeem efficiënter werken en het klimaat van het gehele gebouw reguleren.

Voordelen van een 4-pijps warmtepomp

Simultane verwarming en koeling

Een van de belangrijkste voordelen van een 4-pijps systeem is de mogelijkheid om tegelijkertijd te verwarmen en te koelen. Dit is bijvoorbeeld nuttig in gebouwen met ongelijke warmte- en koelbehoeften, zoals kantoorgebouwen met noord- en zijkant. Aan de zijkant kan het zonlicht zorgen voor oververhitting, terwijl de noordkant nog verwarming nodig heeft. In dergelijke gevallen kan een 4-pijps warmtepomp de energie die nodig is voor koelen ook gebruiken voor het opwekken van warm water of ruimteverwarming, wat leidt tot energierecupering.

Hogere efficiëntie door terugwinning

Bij gelijktijdige verwarming en koeling kan sprake zijn van energierecupering, wat resulteert in een hogere totale efficiëntie van het systeem. In plaats van COP (Coefficient of Performance) wordt dan vaak gesproken over TER (Total Efficiency Ratio), dat de combinatie van COP (voor verwarming) en EER (Energy Efficiency Ratio, voor koeling) weergeeft. TER-waarden kunnen oplopen tot 7 of 8, wat betekent dat het systeem 7 of 8 keer zo efficiënt is als het elektriciteitsverbruik dat nodig is voor het functioneren.

Flexibiliteit in toepassing

4-pijps warmtepompen zijn uitstekend geschikt voor complexe gebouwen waar zowel ruimteverwarming, ruimtekoeling, als warm tapwater nodig zijn. Omdat het systeem zowel verwarming als koeling kan leveren in één installatie, is er minder noodzaak om meerdere systemen aan te schaffen of te installeren. Dit voorkomt complexiteit in de installatie en beperkt het energieverbruik.

Laag GWP en klimaatvriendelijke oplossing

Een 4-pijps warmtepomp kan uitgerust worden met koudemiddelen met een zeer lage GWP (Global Warming Potential), zoals propaan (R290) met een GWP van slechts 3. Dit maakt het systeem een klimaatvriendelijke oplossing, wat steeds belangrijker wordt in het kader van verduurzamingsprojecten. In een industriële setting, zoals beschreven in het project in België, is het gebruik van een propaan warmtepomp een strategische keuze voor een "future proof" installatie.

Toepassingen van 4-pijps warmtepompen

Industriële en commerciële gebouwen

In industriële en commerciële gebouwen zijn 4-pijps warmtepompen vaak de voorkeurskeuze. Deze gebouwen hebben vaak complexe energiebehoeften, zoals koeling van laboratoria, ruimteverwarming en tapwateropwekking. In het casusproject in België werd een cascadesysteem met drie gekoppelde 4-pijps Enevator Air Altussen geïnstalleerd. Dit systeem was verantwoordelijk voor het koelen van laboratoriums en het voeden van luchtbehandelingskasten met warmte recuperatie. De warmtepompen waren aangesloten op bestaande buffervaten, wat de efficiëntie verder verhoogde.

Commerciële gebouwen en kantoorgebouwen

In commerciële gebouwen, zoals het Stadskantoor Noord in Amsterdam, wordt een 4-pijps warmtepomp vaak ingezet om een gebouw te verduurzamen. In dit geval werd een Galletti LCP486PL 4-pijps warmtepomp geïnstalleerd. Deze warmtepomp had een verwarmingscapaciteit van 500 kW bij een buitentemperatuur van 7 graden Celsius en was geschikt als vervanging voor een koelmachine en cv-ketels. De unit had bovendien een TCOP (Seasonal Coefficient of Performance) van bijna 9, wat een aanzienlijke efficiëntie weerspiegelt.

Woningen en woningcomplexen

Hoewel 4-pijps warmtepompen vooral in commerciële en industriële omgevingen worden ingezet, zijn ze ook steeds vaker te vinden in woning- en appartementencomplexen. In dergelijke situaties kan een 4-pijps systeem efficiënter werken in combinatie met een centrale luchtbehandeling en warm tapwateropwekking. Bovendien kan het systeem bijdragen aan een lagere geluidsbelasting, zoals is geconstateerd in het Stadskantoor Noordproject, waar de Galletti unit in een speciale RAL kleur werd geleverd en aan een laag geluidsniveau voldoet.

Concreet voorbeeld: Installatie van een 4-pijps warmtepomp

In het casusproject van het industriële gebouw in Balen, België, werd een 4-pijps warmtepomp gebruikt in een cascadesysteem. Het systeem bestond uit drie gekoppelde Enevator Air Altussen warmtepompen die samen drie circuits beheersten. De warmtepompen voedden twee buffervaten: één met koud water en één met warm water. Vanuit deze vaten liepen leidingen naar een luchtbehandeling kast en het gebouw, die het klimaat reguleerden. Dit systeem was ontworpen voor een "future proof" installatie met een laag GWP, gebruik makend van propaan als koudemiddel.

In het Stadskantoor Noordproject in Amsterdam werd een Galletti LCP486PL 4-pijps warmtepomp geïnstalleerd. Deze warmtepomp had een verwarmingscapaciteit van 500 kW bij een buitentemperatuur van 7 graden Celsius en was ontworpen voor een TCOP van bijna 9. Het systeem vervangde bestaande koelmachines en cv-ketels en draagt bij aan de verduurzaming van het pand. De warmtepomp voldoet aan een laag geluidsniveau, wat essentieel was in een gebouw dat dicht bij appartementencomplexen ligt.

Buffers en systeemontwerp

Een belangrijk aspect bij de installatie van een 4-pijps warmtepomp is de keuze en grootte van de buffer. Buffers zorgen voor een stabiele werking van het systeem en helpen bij het opslaan van energie voor later gebruik. De benodigde buffercapaciteit hangt af van het type warmtepomp en het vermogen dat het systeem kan leveren.

Voorbeeldberekeningen voor de buffergrootte:

Bij een lucht/water aan-uit warmtepomp: Zoek het vermogen bij een buitentemperatuur van 15°C naar een aanvoer van 35°C en vermenigvuldig dat met 20.
Voorbeeld: 8 kW vermogen → 8 × 20 = 160 liter buffer.
Bij een lucht/water modulerende warmtepomp: Zoek het minimaal vermogen bij een buitentemperatuur van 15°C naar een aanvoer van 35°C en vermenigvuldig dat met 20.
Voorbeeld: 2-8 kW vermogen → 2 × 20 = 40 liter buffer.
Bij een warmtepomp met 2 compressoren: Zoek het totaal vermogen bij een bron van 10°C naar een aanvoer van 35°C. Vermenigvuldig dit vermogen met 0,75 en met 20.
Voorbeeld: 2 × 20 kW → 40 × 0,75 × 20 = 600 liter buffer.

Deze richtlijnen helpen bij het bepalen van de benodigde buffergrootte, afhankelijk van het type warmtepomp en de werking. Een correct gekozen buffer vermindert de risico's op frequent aanzet en uitgang van de warmtepomp, wat leidt tot een langere levensduur en hogere efficiëntie.

Kies tussen 2-pijps en 4-pijps systeem

Bij het kiezen tussen een 2-pijps en een 4-pijps systeem hangt de keuze af van de energiebehoeften van het gebouw. Als je alleen verwarming nodig hebt (zowel tapwater als ruimteverwarming) of alleen koeling, is een 2-pijps systeem voldoende. Dit systeem is eenvoudiger en voordeliger in aankoop en installatie, maar biedt minder flexibiliteit.

Als er echter ook gelijktijdige koel- en verwarmingsbehoeften zijn, is een 4-pijps systeem de betere keuze. Dit is bijvoorbeeld het geval in kantoorgebouwen of woningcomplexen waar de zuidkant warm wordt door zonnestraling, terwijl de noordkant nog verwarming nodig heeft. Een 4-pijps systeem kan in zo’n situatie efficiënter werken en energie besparen door terugwinning.

Alternatief is het ook mogelijk om twee 2-pijps systemen naast elkaar te installeren. Dit is een goedkoper alternatief, maar het leidt tot een meer complexe installatie en een lagere efficiëntie in vergelijking met een 4-pijps systeem.

Conclusie

De 4-pijps warmtepomp biedt een oplossing voor gebouwen met complexe energiebehoeften. Het systeem is in staat om zowel te verwarmen als te koelen, of beide tegelijkertijd. Dankzij het gebruik van onafhankelijke circuits en energierecupering is het efficiënter dan een 2-pijps systeem, wat leidt tot lagere energiekosten en een lagere CO2-uitstoot. Daarnaast is het systeem flexibel genoeg voor gebruik in industriële, commerciële en woonomgevingen.

In praktische projecten, zoals het casusproject in Balen, België, en het Stadskantoor Noord in Amsterdam, is de 4-pijps warmtepomp ingezet als een duurzame en klimaatvriendelijke oplossing. De keuze voor een 4-pijps systeem hangt af van de energiebehoeften van het gebouw en kan leiden tot aanzienlijke voordelen in termen van efficiëntie en verduurzaming.

Voor de installatie is het belangrijk om ook rekening te houden met de benodigde buffergrootte. Een correct gekozen buffer vermindert de risico’s op systeemoverbelasting en zorgt voor een stabiele werking. Daarnaast is het mogelijk om het systeem aan te sluiten op bestaande installaties, zoals luchtbehandelingskasten of buffervaten, wat de efficiëntie verder verhoogt.

In de toekomst zal de 4-pijps warmtepomp waarschijnlijk steeds vaker worden ingezet in het kader van verduurzamingsprojecten, vooral als de eisen aan energieefficiëntie en klimaatvriendelijkheid verder toenemen. Voor zowel bouwbedrijven als eigenaren van gebouwen is het daarom belangrijk om deze technologie goed te begrijpen en te overwegen in het kader van renovaties en nieuwe constructies.

Bronnen

4
pipe