Warmtepompen bij extreme kou: prestaties, oplossingen en keuzes voor duurzame verwarming

Inleiding

In regio’s waar de buitentemperatuur onder nul zakt, zoals de wintermaanden in delen van Nederland, is het van groot belang om een verwarmingsoplossing te kiezen die efficiënt werkt bij extreme kou. Een warmtepomp, die energie uit de omgeving gebruikt om een woning te verwarmen, is een duurzame keuze. Echter, bij temperaturen onder nul kan de prestatie van een warmtepomp aanzienlijk dalen. De SOURCE DATA biedt inzicht in de technische aspecten, keuzes en oplossingen voor warmtepompen die geschikt zijn voor gebruik bij temperaturen tot en met –10 °C. Deze tekst richt zich op de werking van warmtepompen bij extreme kou, mogelijke uitdagingen, en de meest geschikte oplossingen voor zowel particuliere huiseigenaren als bedrijven.

Werking van warmtepompen bij lage temperaturen

Een warmtepomp haalt warmte uit de omgeving – lucht, grond of water – en brengt deze op een hoger temperatuurniveau, zodat het gebruikt kan worden voor verwarming. De efficiëntie van een warmtepomp wordt vaak uitgedrukt in de Coefficient of Performance (COP), die het verhoudingstal is tussen de opgewekte warmte en het verbruikte elektriciteit. In midden Europees klimaat wordt vaak een Seasonal Coefficient of Performance (SCOP) gebruikt, die het gemiddelde over het gehele stookseizoen weergeeft.

Bij lage temperaturen, zoals –10 °C, is de hoeveelheid beschikbare warmte in de omgeving aanzienlijk geringer. Hierdoor moet de warmtepomp harder werken, wat leidt tot een lager COP. In deze situatie kan het rendement van een warmtepomp tot 30% dalen vergeleken met het SCOP. Daardoor stijgen de energiekosten voor verwarming, wat de aantrekkelijkheid van de warmtepomp kan verminderen.

De SOURCE DATA geeft aan dat de COP van een warmtepomp schommelt met de buitentemperatuur en dat bij koudere temperaturen de COP lager is. Dit betekent dat de warmtepomp minder efficiënt werkt bij lage temperaturen. Voor huiseigenaren die een warmtepomp installeren, is het daarom belangrijk om dit aspect in overweging te nemen, vooral in regio’s met extreme wintertemperaturen.

Hybride warmtepompen bij extreme kou

Een hybride warmtepomp is een oplossing die geschikt is voor huishoudens die hun bestaande gasketel willen behouden en tegelijkertijd energie besparen. Bij deze oplossing werkt de warmtepomp de meeste tijd, maar bij extreme kou neemt de gasketel het over als het efficiënter is. Dit zorgt ervoor dat de verwarmingskosten laag blijven, ook bij temperaturen onder nul.

Volgens de SOURCE DATA is een hybride warmtepomp goedkoper in aankoop en installatie dan een volledig elektrische warmtepomp. Daarnaast is er minder isolatie nodig om de woning warm te houden, wat kan leiden tot kostenbesparing op de renovatie. Een voordeel van deze oplossing is dat het bestaande tapwater systeem behouden blijft, zodat geen extra boiler nodig is.

Nadelen van een hybride warmtepomp zijn echter dat er nog steeds gasverbruik is en dus ook CO2-uitstoot. Bovendien zijn er vaste lasten voor gas, wat het verduurzamen van de verwarming beperkt. De SOURCE DATA wijst erop dat de hybride warmtepomp niet 100% duurzaam is, maar wel een tussentijdse oplossing kan zijn voor huiseigenaren die stapsgewijs willen overstappen op een volledig elektrische verwarming.

Volledig elektrische warmtepompen bij –10 °C

Voor huiseigenaren die volledig willen overstappen op een elektrische verwarming is een volledig elektrische warmtepomp een betere keuze. Deze warmtepomp gebruikt uitsluitend elektriciteit en geen gas. Volgens de SOURCE DATA werkt een warmtepomp op de volgende manier: uit 1 kWh elektriciteit en 3 kWh omgevingswarmte ontstaat 4 kWh warmte, wat leidt tot een COP van 400%. Dit betekent dat het rendement, gezien vanuit de portemonnee, aanzienlijk is vergeleken met een elektrische kachel.

Bij temperaturen onder nul werkt de warmtepomp echter minder efficiënt. De SOURCE DATA geeft aan dat de COP afneemt bij lage temperaturen, wat leidt tot hogere elektriciteitskosten. Voor huiseigenaren is het dan ook belangrijk om een warmtepomp te kiezen die ontworpen is voor extreme kou. Daarbij zijn bepaalde typen warmtepompen beter geschikt dan andere.

Lucht-water warmtepompen

Een lucht-water warmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht en gebruikt deze om het water in de radiatoren of vloerverwarming te verwarmen. Deze warmtepomp werkt goed bij normale wintertemperaturen, maar bij temperaturen onder nul kan de efficiëntie dalen. De SOURCE DATA geeft aan dat er warmtepompen zijn ontwikkeld die speciaal geschikt zijn voor extreme kou. Deze warmtepompen hebben een hogere COP bij lage temperaturen.

Een nadeel van deze oplossing is dat de buitenunit geluid en trillingen produceert. Goede plaatsing is daarom noodzakelijk om aan de geluidsnormen te voldoen. De SOURCE DATA vermeldt dat de geluidsnorm maximaal 40 dB is bij de buren. Voor huiseigenaren die gevoelig zijn voor geluid is dit een belangrijk overwegingspunt.

Grond-water warmtepompen

Een grond-water warmtepomp haalt warmte uit de grond en gebruikt deze om het water in de woning te verwarmen. Deze warmtepomp werkt efficiënter bij lage temperaturen dan een lucht-water warmtepomp, omdat de grond temperatuur bijna constant is, zelfs in de wintermaanden. De SOURCE DATA geeft aan dat er twee types zijn: verticale en horizontale grond-water warmtepompen.

• Verticale warmtepompen gebruiken buizen die 50 tot 150 meter diep in de grond zijn geplaatst. Deze oplossing is geschikt voor huizen met beperkt terrein, omdat het nagebouw klein is.
• Horizontale warmtepompen gebruiken buizen die 1,5 tot 2 meter diep in de grond zijn geplaatst. Deze oplossing vereist echter een groter terrein, omdat het buizennetwerk horizontaal in sleuven of lussen wordt geplaatst.

De SOURCE DATA vermeldt dat een grond-water warmtepomp beter werkt bij extreme kou dan een lucht-water warmtepomp. Dit maakt deze oplossing geschikt voor huiseigenaren in regio’s met lage wintertemperaturen.

Technische oplossingen voor extreme kou

Voor bedrijven en woningen die verwarming nodig hebben bij temperaturen tot –10 °C zijn er verschillende technische oplossingen beschikbaar. De SOURCE DATA geeft aan dat er drie typen warmtepompen geschikt zijn voor het omhoog transformeren van restwarmte: compressiewarmtepompen, chemische warmtepompen en systemen voor damprecompressie.

Compressiewarmtepompen

Compressiewarmtepompen zijn geschikt tot temperaturen net onder de 100 °C. Ze gebruiken ongeveer €150 tot €250 per kilowatt. Boven dit temperatuurniveau is toepassing van een compressiewarmtepomp mogelijk, maar dit gebeurt nog niet vaak. De SOURCE DATA geeft aan dat compressiewarmtepompen elektriciteit gebruiken als energiebron om de restwarmte naar een hoger temperatuurniveau te brengen.

Thermo-akoestische warmtepompen

Thermo-akoestische warmtepompen zijn een innovatieve technologie die op termijn temperaturen tot 180 °C kan bereiken. Deze warmtepompen zitten echter nog in de demonstratiefase. Ze gebruiken geluidsgolven om warmte te transporteren en transformeren, wat betekent dat ze weinig extra elektriciteit nodig hebben. De SOURCE DATA geeft aan dat deze technologie in de toekomst geschikt kan zijn voor bedrijven die verwarming nodig hebben bij extreme kou.

Chemische warmtepompen

Chemische warmtepompen werken met reversibele chemische of fysische reacties op twee temperatuurniveaus. Deze warmtepompen gebruiken weinig extra elektriciteit en maken vooral gebruik van de beschikbare (rest)warmte. De SOURCE DATA geeft aan dat enkele typen chemische warmtepompen zich in een vergevorderde demonstratiefase bevinden en temperaturen boven de 200 °C kunnen bereiken. Voor bedrijven die restwarmte willen hergebruiken is deze oplossing interessant.

Damprecompressie

Damprecompressie is een bewezen technologie die in een breed temperatuurbereik en vermogen inzetbaar is. Deze technologie is geschikt voor bedrijven die restwarmte willen omhoog brengen en verder gebruiken in hun proces. De SOURCE DATA geeft aan dat damprecompressie een efficiënte manier is om warmte te recirculeren en te hergebruiken in een fabriek. Hierbij worden meerdere temperatuurvlakken tegelijk gebruikt, wat leidt tot een hogere efficiëntie.

Investeren in een warmtepomp bij extreme kou

Het investeren in een warmtepomp is een belangrijke beslissing, vooral in regio’s met extreme wintertemperaturen. De SOURCE DATA geeft aan dat het belangrijk is om het warmtegebruik van het bedrijf of de woning eerst goed in kaart te brengen. Daarnaast is het aan te raden om in overleg te treden met experts om de juiste oplossing te bepalen.

De SOURCE DATA vermeldt ook dat het kiezen van een warmtepomp afhankelijk is van factoren zoals investering, onderhoud, energiebesparing, productkwaliteit, bedrijfszekerheid en klanttevredenheid. Daarnaast is het belangrijk om de impact op het milieu te beoordelen. Het is ook mogelijk om te kijken of de huidige processen op een lagere temperatuur of met minder warmtetoevoer kunnen worden uitgevoerd.

De rol van subsidies en ondersteuning

De SOURCE DATA geeft aan dat subsidies en ondersteuning van overheidsinstanties zoals RVO van essentieel belang zijn bij het investeren in warmtepompen. Deze subsidies kunnen aanzienlijk zijn en helpen bij het afsluiten van de investering. Voor bedrijven is het bijvoorbeeld mogelijk om een geïntegreerde ammoniakgedreven warmtepomp te kopen die speciaal geschikt is voor meerdere temperatuurvlakken. Deze investering is echter een forse uitgave en vereist daarom subsidies om rendabel te zijn.

Voor particuliere huiseigenaren zijn er ook subsidies beschikbaar. De SOURCE DATA vermeldt dat huiseigenaren subsidies kunnen ontvangen voor het installeren van een warmtepomp. Deze subsidies zijn afhankelijk van het type warmtepomp en de situatie van de woning. Het is daarom belangrijk om vooraf te kijken naar de beschikbare subsidies en ondersteuning voordat een warmtepomp wordt gekocht.

Conclusie

Het installeren van een warmtepomp in regio’s met extreme kou vereist een zorgvuldige keuze van het juiste type en technologie. De SOURCE DATA geeft aan dat hybride warmtepompen een tussentijdse oplossing kunnen zijn, terwijl volledig elektrische warmtepompen en grond-water warmtepompen beter geschikt zijn voor extreme wintertemperaturen. Voor bedrijven zijn er verschillende technische oplossingen beschikbaar, zoals compressiewarmtepompen, chemische warmtepompen en systemen voor damprecompressie.

Het is belangrijk om het warmtegebruik van de woning of het bedrijf eerst goed in kaart te brengen en vervolgens in overleg te treden met experts. Daarnaast is het aan te raden om rekening te houden met subsidies en ondersteuning, omdat deze aanzienlijk kunnen bijdragen aan de investering. Door de juiste keuze te maken is het mogelijk om een warmtepomp te installeren die efficiënt werkt bij temperaturen tot –10 °C en die tegelijkertijd duurzaam en kostenefficiënt is.

Bronnen

1. RVO - Industriële warmtepompen
2. Energieloket Trivierenland - Warmtepomp
3. ZPN - Warmtepomp Groningen
4. Warmtepompbron.nl