Lucht-water warmtepompen en hun COP: efficiëntie, werking en toepassing

De transitie naar duurzame energie in Nederland heeft geleid tot een toegenomen aandacht voor warmtepompen als duurzame oplossing voor verwarming en koeling van woningen. In dit artikel focussen we op de lucht-water warmtepomp, één van de meest gebruikte warmtepompvarianten. Centraal staat de Coefficient of Performance (COP), een maat voor de efficiëntie van de warmtepomp. Hierbij bespreken we hoe de COP werkt, welke factoren deze beïnvloeden, en welke COP-waarden typisch zijn voor lucht-water warmtepompen.

De informatie is gebaseerd op betrouwbare bronnen uit de Nederlandse markt en technische publicaties. Het doel is om een duidelijk en feitelijk overzicht te geven van de efficiëntie van lucht-water warmtepompen, met aandacht voor technische details en praktische toepassing.

Wat is COP en waarom is het belangrijk?

De Coefficient of Performance (COP) is een maat voor de efficiëntie van een warmtepomp. Het geeft aan hoeveel warmte de warmtepomp levert per eenheid verbruikte elektriciteit. De formule voor COP is eenvoudig:

$$ \text{COP} = \frac{\text{Warmte-energie output}}{\text{Elektriciteit input}} $$

Bijvoorbeeld: als een warmtepomp 4 kWh warmte levert met slechts 1 kWh elektriciteit, is de COP gelijk aan 4. Dit betekent dat de warmtepomp vier keer zo efficiënt werkt als een traditionele elektrische verwarming, die een COP van 1 heeft. Hoe hoger de COP, hoe minder energie er wordt verbruikt om eenzelfde hoeveelheid warmte te leveren.

De COP is dus een kritische parameter bij het bepalen van de energiebesparing en investeringen in zonnestroom of duurzame opwek. Een warmtepomp met een hogere COP heeft een kortere terugverdientijd en is minder afhankelijk van zonnepanelen.

Werking van de lucht-water warmtepomp

Een lucht-water warmtepomp is een systeem dat warmte uit de buitenlucht opneemt en deze omzet in warm water voor verwarming of sanitair gebruik. Het systeem bestaat uit twee componenten:

• Het buitendeel (verdampingseenheid), dat de warmte uit de lucht opneemt.
• Het binnendeel (compressor en condensor), waar de warmte wordt geconcentreerd en overgedragen aan het CV-water.

Het proces verloopt via een cyclus van verdamping, compressie, condensatie en expansie. De efficiëntie van deze cyclus wordt bepaald door de buitentemperatuur en de temperatuur van het te verwarmen water. Hoe groter het temperatuurverschil dat moet worden overbrugd, hoe lager de COP.

COP en buitentemperatuur

De COP van een lucht-water warmtepomp is sterk afhankelijk van de buitentemperatuur. Dit is een van de belangrijkste beperkingen van dit type warmtepomp. Bij hogere buitentemperaturen is de warmteopname gemakkelijker en is de COP hoger. Bij koud weer moet de warmtepomp harder werken, wat leidt tot een lagere COP.

Volgens de bronnen is de COP van een lucht-water warmtepomp rond de 0°C gemiddeld tussen de 2,5 en 3. Dit is lager dan de COP van een lucht-water warmtepomp bij gematigde temperaturen, waarbij COP-waarden tot 4 of zelfs hoger kunnen worden bereikt.

Een grafiek uit de gegevens laat zien dat de COP bij 20°C buitentemperatuur aanzienlijk hoger ligt dan bij -20°C. Ook is duidelijk dat hoe hoger de temperatuur van het te verwarmen water, hoe lager de COP. Dit komt omdat het verschil tussen de buitentemperatuur en de gewenste uitvoertemperatuur groter wordt.

COP en seizoensvariaties

Omdat de COP van een lucht-water warmtepomp sterk afhankelijk is van de buitentemperatuur, is het belangrijk om te kijken naar het gemiddelde rendement over het hele jaar, genaamd de Seasonal Coefficient of Performance (SCOP). De SCOP geeft een beter beeld van de werkelijke efficiëntie in de praktijk, waarin de buitentemperatuur continu varieert.

De SCOP is dus een betere maat dan COP voor het vergelijken van warmtepompen in werkelijke omstandigheden. Bijvoorbeeld: een warmtepomp met een COP van 4 bij 12°C buitentemperatuur kan een SCOP van 3,5 of lager hebben, afhankelijk van de winters in het specifieke klimaatgebied.

COP-vergelijking met andere warmtepompen

Om de COP van lucht-water warmtepompen in perspectief te plaatsen, is het nuttig om deze te vergelijken met andere warmtepompvarianten.

1. Bodem-water warmtepompen

Bodem-water warmtepompen halen warmte uit de aarde en zijn daarom minder afhankelijk van klimaatvariaties. Aardwarmte is het hele jaar vrij stabiel, wat resulteert in een hogere COP dan bij lucht-water warmtepompen. Typische COP-waarden voor bodem-water warmtepompen liggen rond de 4 tot 5,5.

Deze warmtepompen zijn echter duurder in aankoop en ingewikkelder in installatie, omdat ze een grondleiding of boorgat nodig hebben.

2. Lucht-lucht warmtepompen

Een lucht-lucht warmtepomp is meestal in de vorm van een airco met verwarming. Deze warmtepompen worden vaak gebruikt voor ruimteverwarming, maar niet voor CV. De COP van deze warmtepompen ligt rond de 4, vergelijkbaar met lucht-water warmtepompen bij gunstige weersomstandigheden.

3. Hybride warmtepompen

Hybride warmtepompen combineren een warmtepomp met een cv-ketel. De COP van het warmtepompdeel ligt rond de 3 tot 4, maar de hybride werking zorgt voor een betere efficiëntie in koude weken. Bij lage buitentemperaturen schakelt de ketel over op traditionele verwarming, waardoor de COP niet te laag wordt.

COP en energiebesparing: hoe werkt het in de praktijk?

De COP heeft directe invloed op het elektriciteitsverbruik en daarmee ook op de energiekosten van een warmtepomp. Een hogere COP betekent dus een lagere stroomrekening.

Bijvoorbeeld: een lucht-water warmtepomp met een COP van 3 levert 3 kWh warmte voor 1 kWh elektriciteit. Dit betekent dat slechts 33% van de geleverde warmte afkomt uit elektriciteit, de rest uit de omgeving (de lucht). Dit is een aanzienlijke energiebesparing ten opzichte van elektrische verwarming.

De COP bepaalt ook hoeveel zonnepanelen nodig zijn om het verbruik van de warmtepomp te compenseren. Bij een COP van 3 is minder zonnestroom nodig dan bij een COP van 2.

COP en terugverdientijd

De terugverdientijd van een warmtepomp is bepalend voor de haalbaarheid van de investering. Een hogere COP zorgt voor snellere terugverdientijd, omdat het verbruik lager is.

Een lucht-water warmtepomp met een COP van 3 heeft bijvoorbeeld een korte terugverdientijd, terwijl een COP van 2,5 een langere tijd vereist. De precieze terugverdientijd hangt ook af van de prijs van het elektriciteitsverbruik en de subsidies of kredieten die beschikbaar zijn.

COP en keuze van warmtepomp: wat moet je als huiseigenaar weten?

Bij de keuze van een warmtepomp is de COP een belangrijk criterium, maar niet het enige. Andere factoren zoals de installatiekosten, onderhoudskosten, verkoopwaarde van de woning, en klimaatvoorwaarden moeten ook in overweging worden genomen.

1. Klimaat en locatie

De COP van een lucht-water warmtepomp is afhankelijk van de buitentemperatuur, die varieert per regio. In koude gebieden zoals het noorden van Nederland is de COP lager dan in het zuiden.

2. Afgiftetemperatuur

Hoe hoger de gewenste temperatuur van het CV-water, hoe lager de COP. Dit betekent dat het efficiënter is om het water minder ver te verwarmen. Moderne warmtepompen kunnen echter worden afgesteld op lagere afgiftetemperaturen om de COP te verbeteren.

3. Technische specificaties

Bij de aankoop van een warmtepomp is het belangrijk om technische specificaties zoals COP, SCOP, vermogen en installatietype te vergelijken. De COP wordt meestal gespecificeerd bij een bepaalde buitentemperatuur en afgiftetemperatuur. Dit betekent dat het niet mogelijk is om warmtepompen direct te vergelijken op basis van een enkele COP-waarde.

4. Energieverbruik en subsidies

Het energieverbruik van een warmtepomp hangt sterk af van de COP. Bij een COP van 3 verbruikt de warmtepomp 1 kWh elektriciteit om 3 kWh warmte te leveren. Dit beïnvloedt het eindbedrag voor energie en kan aanzet geven tot de afdracht van subsidies of het aanpassen van het energielabel van de woning.

COP en de toekomst van warmtepompen

De COP van warmtepompen is een essentieel aspect in de ontwikkeling van duurzame verwarmingssystemen. In de toekomst is er verwachting dat COP-waarden van warmtepompen verder zullen stijgen door technologische verbeteringen. Nieuwe generaties warmtepompen kunnen dan efficiënter werken in kouder weer en bij hogere afgiftetemperaturen.

Daarnaast speelt de COP een rol bij de integrale energieopwek, waarbij warmtepompen gecombineerd worden met zonnepanelen en batterijen. Een hogere COP zorgt voor een betere balans tussen opwek en verbruik, wat de zelfvoorzieningsgraad van de woning verhoogt.

Conclusie

Lucht-water warmtepompen zijn een efficiënte en duurzame oplossing voor verwarming en koeling van woningen. De COP is een belangrijke indicator voor de efficiëntie van deze warmtepompen. Typische COP-waarden liggen rond de 2,5 tot 4, afhankelijk van de buitentemperatuur en afgiftetemperatuur. In de praktijk is de SCOP een betere maat voor het jaarlijks rendement, omdat deze rekening houdt met seizoensvariaties.

Bij de keuze van een warmtepomp is het belangrijk om de COP in combinatie te plaatsen met andere factoren zoals locatie, afgiftetemperatuur en subsidiebeleid. Een hogere COP leidt tot lage energiekosten en snellere terugverdientijd, wat de investering in een warmtepomp aantrekkelijker maakt.

Bronnen

1. Wat is de COP van een warmtepomp?
2. COP en SCOP van warmtepompen
3. COP lucht-water warmtepomp
4. Welke warmtepomp heeft de hoogste COP?
5. Wat is COP?