Berekening en beheersing van het stroomverbruik van een warmtepomp in duurzame energieopwekking

Inleiding

De overstap naar duurzame verwarmingssystemen is essentieel voor de toekomst van energiezuinig wonen. Warmtepompen vormen hierin een centrale rol, omdat ze op een efficiënte manier warmte uit de omgeving halen en deze gebruiken voor verwarming en warm water. Het begrijpen van het stroomverbruik van warmtepompen is daarom van groot belang voor zowel woningeigenaren als professionals in de bouw- en renovatiesector.

In dit artikel wordt een gedetailleerde uitleg gegeven over hoe het stroomverbruik van een warmtepomp berekend kan worden. Daarnaast worden de factoren bekeken die het verbruik beïnvloeden, zoals de seizoensprestatiefactor (SPF), de warmtebehoefte van het gebouw en het type warmtepomp. Ook wordt ingegaan op praktische maatregelen waarmee het stroomverbruik kan worden beheerst en gereduceerd, bijvoorbeeld via speciale tarieven en combinaties met andere verwarmingsmethoden zoals vloerverwarming.

Het artikel is gericht op woningeigenaren die overwegen om hun verwarmingssysteem te vervangen of uit te breiden met een warmtepomp, en op professionals die advies willen geven op basis van feiten en berekeningen. De informatie is gebaseerd op de beschikbare bronnen, waarbij aandacht is besteed aan betrouwbaarheid en consistentie van de gegevens.

Het stroomverbruik van een warmtepomp berekenen

Het stroomverbruik van een warmtepomp kan berekend worden met behulp van een standaardformule. Deze formule maakt gebruik van drie essentiële parameters:

1. Thermisch vermogen: het vermogen waarmee de warmtepomp warmte opwekt, uitgedrukt in kilowatt (kW).
2. Seizoensprestatiefactor (SPF): het verhoudinggetal tussen de opgewekte warmte en het verbruikte elektriciteitsverbruik over een seizoen.
3. Bedrijfsuren: het aantal uren dat de warmtepomp per jaar in werking is.

De formule luidt als volgt:

Stroomverbruik van de warmtepomp = thermisch vermogen / SPF × bedrijfsuren

Een concreet voorbeeld: een grond/water-warmtepomp met een thermisch vermogen van 10 kW en een SPF van 4,0 die gedurende 2000 uren per jaar draait, verbruikt:

10 kW / 4,0 × 2000 = 5000 kWh per jaar

Vervolgens kan het jaarlijkse elektriciteitsverbruik worden omgerekend naar kosten door het aantal kWh te vermenigvuldigen met de prijs per kWh:

Elektriciteitskosten = stroomverbruik × kosten per kWh

Dit betekent dat een woningeigenaar het energieverbruik van zijn warmtepomp nauwkeurig kan inschatten als hij de SPF, het thermisch vermogen en de verwachting van het aantal bedrijfsuren kent. Het is echter belangrijk om te beseffen dat de SPF een theoretische waarde is, gebaseerd op standaardwaarden zoals kamertemperatuur, ventilatiegewoontes en klimaatzones. In de praktijk kan de werkelijke SPF afwijken, afhankelijk van het gebruiksgedrag en de specifieke situatie van het pand.

Invloed van het type warmtepomp

Het type warmtepomp speelt een grote rol in het stroomverbruik. Er zijn drie voornaamste soorten:

1. Lucht/water-warmtepomp
2. Grond/water-warmtepomp
3. Water/water-warmtepomp

Lucht/water-warmtepomp

Lucht/water-warmtepompen halen warmte uit de omgevingslucht. Ze zijn relatief goedkoper in aankoop en installatie, en kunnen vrijwel overal geïnstalleerd worden zonder boren of groeven. Ze vereisen echter geen vergunningen en zijn makkelijk in te passen in bestaande constructies.

Een nadeel is dat de temperatuur van de omgevingslucht gedurende het jaar sterk kan variëren, wat ervoor zorgt dat de SPF in de winter lager is dan in de zomer. Hierdoor verbruikt een lucht/water-warmtepomp in de winter meer stroom om dezelfde hoeveelheid warmte te genereren. Dit betekent dat het stroomverbruik in de wintermaanden aanzienlijk kan stijgen, vooral in koude regio's.

Grond/water-warmtepomp

Grond/water-warmtepompen halen warmte uit de grond, die een veel stabielere temperatuur heeft dan de lucht. Hierdoor is de SPF van een grond/water-warmtepomp in de praktijk vaak hoger dan die van een lucht/water-warmtepomp. Dit resulteert in een lagere stroomverbruik per opgewekte kWh warmte.

De installatie van een grond/water-warmtepomp vereist wel boren of groeven, wat de initiële investering verhoogt. Voor woningeigenaren met een vrijer terrein is dit echter vaak een rendabele keuze, met lage energiekosten op de lange termijn.

Water/water-warmtepomp

Water/water-warmtepompen gebruiken oppervlaktewater, zoals een vijver of een meer, als warmtebron. Deze varianten zijn vooral geschikt voor woningen in de buurt van watergebieden. Net als grond/water-warmtepompen profiteren ze van een constante warmtebron, wat de SPF verhogen en het stroomverbruik verlagen.

Invloed van de seizoensprestatiefactor (SPF)

De seizoensprestatiefactor (SPF) is een belangrijke indicator voor het efficiëntiegehalte van een warmtepomp. De SPF geeft aan hoeveel kWh thermische energie een warmtepomp opwekt per kWh elektriciteit die verbruikt wordt. Hoe hoger de SPF, hoe efficiënter de warmtepomp werkt.

Een SPF van 4 betekent bijvoorbeeld dat de warmtepomp 4 kWh warmte produceert voor elke 1 kWh stroom die het verbruikt. Dit maakt warmtepompen zeer efficiënt vergeleken met traditionele verwarmingssystemen, zoals een CV-ketel.

Het is belangrijk te weten dat de SPF een theoretische waarde is, gebaseerd op standaardwaarden zoals kamertemperatuur, ventilatiegewoontes en klimaatzones. In de praktijk kan het echter aanzienlijk afwijken vanwege factoren zoals:

• De isolatie van het gebouw
• Het gebruikersgedrag (zoals het regelmatig openlaten van ramen)
• De aanwezigheid van een warmwaterinstallatie

Daarom is het aan te raden om bij het kiezen van een warmtepomp te letten op de SPF-waarde, maar ook rekening te houden met de specifieke omstandigheden van het pand.

Invloed van de warmtebehoefte

De warmtebehoefte van een woning bepaalt mede hoeveel stroom een warmtepomp verbruikt. De warmtebehoefte hangt af van een aantal factoren:

1. Energetische toestand van het gebouw: Nieuwere, goed geïsoleerde woningen hebben minder warmte nodig dan oude, ongerenoveerde woningen.
2. Gebruikersgedrag: Het verbruik van warm water en de ventilatiegewoontes beïnvloeden de warmtebehoefte.
3. Type installatie: Als de warmtepomp alleen voor verwarming wordt gebruikt, is de warmtebehoefte lager dan wanneer ze ook voor warm water wordt ingezet.

Bijvoorbeeld: een woning met slechte isolatie en hoge ventilatiebehoeften zal een grotere hoeveelheid warmte nodig hebben, wat resulteert in een hoger stroomverbruik van de warmtepomp. Daarom is het belangrijk om de warmtebehoefte nauwkeurig in te schatten voordat de warmtepomp wordt geïnstalleerd.

Praktische maatregelen om stroomverbruik te beheersen

Er zijn verschillende manieren om het stroomverbruik van een warmtepomp te beheersen en te beperken. Enkele van de meest effectieve maatregelen zijn:

1. Optie voor een warmtepomptarief

Energieleveranciers bieden vaak speciale tarieven voor warmtepompen aan. Deze tarieven zijn lager dan standaardtarieven, waardoor de kosten van het stroomverbruik kunnen worden gereduceerd. Echter, om in aanmerking te komen voor deze tarieven, moet er een aparte elektriciteitsmeter worden geïnstalleerd. Dit maakt het mogelijk om het verbruik van de warmtepomp afzonderlijk te factureren van het resterende huishoudelijke verbruik.

2. Gebruik van een buffervat

Wanneer een warmtepomp tijdelijk niet in gebruik kan zijn vanwege onderbrekingstijd (zoals tijdens piekmomenten), kan een buffervat helpen om warm water beschikbaar te houden. Het buffervat moet echter voldoende groot zijn om ook de opslagcapaciteit tijdens de onderbreking te kunnen leveren.

3. Combinatie met paneelverwarming

Een warmtepomp werkt het efficiëntst wanneer de radiatoren of vloerverwarming zijn afgestemd op de karakteristieken van de warmtepomp. Paneelverwarming of vloerverwarming werkt bijvoorbeeld efficiënter met lagere aanvoertemperaturen, wat het stroomverbruik kan verminderen.

4. Extra maatregelen zoals waterzijdig inregelen of thermostaatverandering

Daarnaast kan het stroomverbruik van een warmtepomp worden beheerst door extra maatregelen zoals het inregelen van de waterzijde of het vervangen van oude thermostaten. Deze maatregelen zorgen ervoor dat het verwarmingssysteem efficiënter werkt en minder energie verbruikt.

Onderbrekingstijd en beheer van het stroomverbruik

Een belangrijk aspect bij het gebruik van warmtepompen is de onderbrekingstijd. Dit is het tijdstip waarop de stroomtoevoer van de warmtepomp tijdelijk wordt losgekoppeld, bijvoorbeeld tijdens piekmomenten. Tijdens deze onderbrekingstijd kan de warmtepomp niet werken, wat het stroomverbruik en het warmteopwekken tijdelijk onderbreekt.

De onderbrekingstijd wordt geregeld door wetgeving, en per dag zijn maximaal drie onderbrekingstijden van elk twee uur toegestaan. Dit betekent dat de warmtepomp gedurende 6 uur per dag mogelijk niet in werking is.

Om ervoor te zorgen dat er voldoende warm water beschikbaar is tijdens deze onderbrekingstijd, is het aan te raden om een buffervat te gebruiken. Bovendien moet het vermogen van de warmtepomp rekening houden met de onderbrekingstijd. Dit kan worden berekend met de volgende formule:

Onderbrekingsfactor = 24 uur / (24 uur - som van alle blokkeertijd op een dag)

Bijvoorbeeld: als er drie onderbrekingstijden van elk twee uur zijn (totaal 6 uur), dan is de onderbrekingsfactor:

24 / (24 - 6) = 1,3

Dit betekent dat het vermogen van de warmtepomp met 30% moet worden verhoogd om rekening te houden met de onderbrekingstijd.

Conclusie

Het stroomverbruik van een warmtepomp kan nauwkeurig worden berekend met behulp van de formule:

Stroomverbruik = thermisch vermogen / SPF × bedrijfsuren

Het stroomverbruik wordt beïnvloed door factoren zoals het type warmtepomp, de seizoensprestatiefactor en de warmtebehoefte van het gebouw. Door rekening te houden met deze factoren en maatregelen te nemen zoals het gebruik van speciale tarieven, buffervaten en combinaties met andere verwarmingsmethoden, kan het stroomverbruik van een warmtepomp aanzienlijk worden beheerst.

Voor woningeigenaren is het belangrijk om niet alleen het thermische vermogen van de warmtepomp te kiezen, maar ook rekening te houden met de SPF, de warmtebehoefte en de praktische voorwaarden zoals de onderbrekingstijd. Voor professionals is het essentieel om deze factoren te doorgronden om een efficiënt en duurzaam verwarmingssysteem te ontwerpen.

Bronnen

1. Viessmann – Alles over warmtepompen en stroomverbruik