Berekening warmtepomp rendement en warmteverlies: Wat elke eigenaar moet weten

Wanneer het gaat om het installeren of het optimaliseren van een warmtepomp, is het begrijpen van het rendement en het warmteverlies van het gebouw essentieel. Deze twee factoren bepalen niet alleen de efficiëntie van het verwarmingssysteem, maar ook de energiekosten en de duurzaamheid van de oplossing. In dit artikel bespreken we de basisprincipes van warmtepomp rendement, inclusief COP, SCOP en SPF, en geven we een overzicht van hoe een warmteverliesberekening werkt. Daarnaast leggen we uit waarom het belangrijk is om deze berekeningen correct uit te voeren, en wanneer het beter is om professioneel advies in te winnen.

Wat is het rendement van een warmtepomp?

Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in het COP (Coefficient of Performance). Dit getal geeft aan hoeveel warmte de warmtepomp levert ten opzichte van het energieverbruik. Bijvoorbeeld: een COP van 4 betekent dat de warmtepomp 4 kWh aan warmte levert voor elke 1 kWh aan elektriciteit die het verbruikt. Het COP is dus een maat voor de efficiëntie van de warmtepomp.

Ondanks de eenvoud van deze formule is het echter belangrijk om te weten dat het COP een theoretisch getal is dat gemeten wordt onder standaardomstandigheden. In de praktijk kan het werkelijke rendement variëren, afhankelijk van factoren zoals de buitentemperatuur, de afgiftetemperatuur en het temperatuurverschil tussen bron en afgiftesysteem. Hoe groter dit temperatuurverschil, hoe lager het rendement van de warmtepomp.

COP, SCOP en SPF: Wat is het verschil?

Naast het COP zijn er nog andere maatstaven voor het rendement van een warmtepomp. Deze worden soms verward, maar elk geeft een iets ander beeld van de efficiëntie:

• COP (Coefficient of Performance): Dit is het theoretische rendement van een warmtepomp, gemeten onder constante omstandigheden. Het geeft een momentopname van het rendement bij een bepaalde temperatuur.

• SCOP (Seasonal Coefficient of Performance): Dit is het seizoensgemiddelde rendement van een warmtepomp. Het houdt rekening met temperatuurschommelingen gedurende het hele jaar en geeft daardoor een realistischer beeld van de efficiëntie in de praktijk. De SCOP-waarde ligt doorgaans iets lager dan de COP-waarde.

• SPF (Seasonal Performance Factor): Dit is het gemiddelde rendement van een warmtepomp over een volledig stookseizoen. Het SPF kan alleen worden berekend als de warmtepomp al geïnstalleerd is, omdat het op gemeten gegevens is gebaseerd. Het SPF is dus niet bruikbaar voor het vergelijken van verschillende warmtepompen voor aankoop.

Daarnaast bestaat er ook de etha-factor, die wordt gebruikt om het rendement van verschillende verwarmingssystemen met elkaar te vergelijken. De etha-factor houdt rekening met het primair verbruik en maakt daarmee een objectieve vergelijking mogelijk.

Gemiddeld rendement van warmtepompen

Volgens de gegevens uit de bronmateriaal is het gemiddelde rendement van meeste warmtepompen rond de 4. Dit betekent dat een warmtepomp in standaardomstandigheden 4 kWh aan warmte levert voor elke 1 kWh aan elektriciteit die verbruikt wordt. Ondanks deze gemiddelde waarde is het belangrijk om te beseffen dat fabrikanten vaak hun hoogste COP-waarden promoveren, gerekend op de meest gunstige omstandigheden. In de praktijk kan het rendement dus variëren, afhankelijk van de omgeving waarin de warmtepomp werkt.

Hoe wordt het rendement van een warmtepomp berekend?

De basisformule voor het berekenen van het warmtepomp rendement is eenvoudig:

Warmtepomp rendement = geleverde energie ÷ verbruikte energie

In de praktijk wordt dit uitgedrukt in COP. Bijvoorbeeld: als een warmtepomp 4 kWh aan warmte levert met een verbruik van 1 kWh elektriciteit, dan is het COP 4.

Het is belangrijk om te weten dat dit COP-getal wordt gemeten bij vaste brontemperatuur en afgiftetemperatuur. In werkelijkheid kunnen deze temperaturen variëren, wat leidt tot een afwijkend werkelijk rendement. Daarom is het aan te raden om ook rekening te houden met de SCOP en SPF bij het kiezen van een warmtepomp.

Warmteverliesberekening: Waarom is het belangrijk?

Een warmteverliesberekening is een essentieel onderdeel bij het dimensioneren van een warmtepomp. Deze berekening geeft een duidelijk beeld van hoeveel warmte het gebouw verliest en hoeveel vermogen nodig is om de gewenste binnentemperatuur te behouden. Dit is cruciaal voor het kiezen van de juiste warmtepomp en het optimaliseren van de energie-efficiëntie.

Wat is een warmteverliesberekening?

Een warmteverliesberekening berekent hoeveel warmte een gebouw verliest via gevels, daken, vloeren, ramen, deuren en ventilatie. Op basis van deze gegevens wordt bepaald hoeveel vermogen nodig is om het gebouw te verwarmen. Dit is essentieel voor het kiezen van de juiste cv-ketel, warmtepomp of vloerverwarming.

Hoe wordt een warmteverliesberekening uitgevoerd?

De warmteverliesberekening wordt uitgevoerd met behulp van specifieke formules. Een van de belangrijkste formules is:

Warmteverlies (W) Q = A × U × ΔT

Waarbij:

• A = oppervlak in vierkante meter (m²)
• U = warmtedoorgangscoëfficiënt (W/m²·K)
• ΔT = temperatuurverschil tussen binnen- en buitentemperatuur

Daarnaast wordt ook rekening gehouden met ventilatieverlies:

Ventilatieverlies Qventilatie = 0,33 × n × V × ΔT

Waarbij:

• 0,33 = constante (luchtsoortelijke warmtecapaciteit)
• n = ventilatievoud (hoe vaak lucht per uur ververst)
• V = inhoud van de ruimte in kubieke meter (m³)
• ΔT = temperatuurverschil

Deze berekeningen zijn essentieel voor het bepalen van het vereiste vermogen van het verwarmingssysteem. Het is echter belangrijk om de juiste isolatiewaarden en ventilatieparameters te gebruiken, omdat deze aanzienlijk kunnen variëren per gebouw.

Risico’s van zelfdoen

Hoewel het mogelijk is om een warmteverliesberekening zelf uit te voeren, zijn er een aantal risico’s. Veel mensen overschatten bijvoorbeeld de isolatiewaarden of vergeten infiltratieverliezen te rekening te houden. Ook kan er fout gemaakt worden door een gemiddelde temperatuur te gebruiken in plaats van per ruimte. Dit kan leiden tot een incorrecte berekening van het vereiste vermogen, wat op zijn beurt kan resulteren in een warmtepomp die niet goed werkt of die te zwaar gedimensioneerd is.

Wanneer is het beter om het professioneel te laten doen?

Het is verstandig om een warmteverliesberekening professioneel te laten uitvoeren als je:

• Een warmtepomp laat installeren
• Vloerverwarming in meerdere ruimtes wilt aanleggen
• Een vergunning moet aanvragen
• Zekerheid wilt dat alles correct is

In dat geval wordt de berekening uitgevoerd volgens NEN 12831, een norm die ook rekening houdt met transmissieverlies per ruimte, ventilatieverlies, koudebruggen en de berekening van pieklast. Dit zorgt voor een nauwkeuriger beeld van het warmteverlies en helpt bij het optimaliseren van het verwarmingssysteem.

Warmtepomp kiezen: Welke heeft het beste rendement?

Het kiezen van de juiste warmtepomp is cruciaal voor de efficiëntie van het verwarmingssysteem. Er zijn verschillende types warmtepompen beschikbaar, elk met een ander rendement. In de volgende tabel zijn de gemiddelde rendementen per type warmtepomp weergegeven:

De keuze voor een warmtepomp hangt af van verschillende factoren, zoals de beschikbaarheid van de warmtebron, de afgiftetemperatuur en de omgevingstemperatuur. Een warmtepomp installateur kan helpen bij het kiezen van het juiste type warmtepomp en bij het optimaliseren van het rendement.

COP in de praktijk: Een voorbeeld

Om de COP in de praktijk te illustreren, nemen we een voorbeeld van een warmtepomp die werkt op de retourtemperatuur van een cv-ketel. Als de retourtemperatuur ongeveer 35°C is en de buitentemperatuur 5°C, dan kan de COP als volgt berekend worden:

COP = Tc / (Tc - Tv)

Waarbij:

• Tc = condensatietemperatuur in Kelvin (ca. 313 K)
• Tv = verdampingstemperatuur in Kelvin (ca. 273 K)

In dit geval is de COP:

COP = 313 / (313 - 273) = 313 / 40 = 7,825

Dit is een theoretisch maximum. In de praktijk zal het COP iets lager zijn, afhankelijk van het systeemrendement (meestal rond de 50%). Dus:

COP = 7,825 × 0,5 = 3,91

Dit is een realistische COP-waarde voor deze situatie.

Thermodynamica van warmtepompen

De thermodynamica van warmtepompen is gebaseerd op het principe van warmteoverdracht. Een warmtepomp haalt warmte uit een bron (zoals lucht, grond of water) en brengt deze over naar een afgiftesysteem (zoals een verwarmingssysteem). Het rendement van deze warmteoverdracht hangt af van het temperatuurverschil tussen bron en afgiftesysteem.

Bij een warmtepomp begint de efficiëntie af te nemen als het temperatuurverschil groter wordt. Dit betekent dat het rendement van een warmtepomp lager is in koude weersomstandigheden of als het afgiftesysteem een hoge afgiftetemperatuur vereist. Daarom is het belangrijk om een warmtepomp te kiezen die past bij de specifieke omstandigheden van het gebouw.

Kosten en rendement: Een economische analyse

Naast het rendement is het ook belangrijk om rekening te houden met de kosten van een warmtepomp. De aanschafkosten van een warmtepomp zijn aanzienlijk, maar kunnen langzaam terugverdiend worden via energiebesparing. Het aantal jaren dat nodig is om de investering terug te verdienen, hangt af van factoren zoals het warmtepomp rendement, de energiekosten en het verbruik.

Een voorbeeld: Als een warmtepomp € 150 per jaar aan onderhoud kost en je eist een terugverdientijd van 4 jaar, dan mag de warmtepomp (volledig geïnstalleerd) € 3.609 kosten. Dit is een eenvoudig voorbeeld, maar in de praktijk zijn er veel meer variabelen die bepalen hoe lang het duurt voordat de investering terugverdiend is.

Energiekosten en overheidsinvloed

De energiekosten zijn ook een belangrijke factor bij de berekening van het rendement van een warmtepomp. In Nederland zijn er diverse overheidsbelastingen op energie, zoals de energiebelasting, de BTW en de netwerkkosten. Deze kosten kunnen het rendement van een warmtepomp beïnvloeden.

Voorbeeld van de energiekosten in 2025:

• Aardgasprijs: € 1,40 per m³
• Elektriciteitsprijs: € 0,30 per kWh
• Overheidsbelastingen:
  • Aardgas: 68%
  • Elektriciteit: 90%

Deze belastingen zijn een belangrijke factor bij het kiezen van een verwarmingssysteem. Een warmtepomp kan bijvoorbeeld efficiënter zijn dan een gasverwarmingssysteem, vooral bij hoge aardgasbelastingen.

Warmtepompen in schuren en andere ruimtes

Een warmtepomp kan ook gebruikt worden in schuren en andere ruimtes waar warmte nodig is. Bijvoorbeeld: een warmtepomp met een thermisch vermogen van 4 kW en een COP van 4 kan de lucht in een schuur van 1000 m³ in 1,5 uur afkoelen van 18°C tot 5°C. Deze warmtepomp heeft dan een verdampervermogen van 3 kW.

In schuren en andere ruimtes is het belangrijk om te rekening te houden met de ventilatie en de infiltratie. Deze verliezen kunnen het rendement van de warmtepomp beïnvloeden en moeten daarom in de warmteverliesberekening verwerkt worden.

Wind en ruwheid: Invloed op warmtepomp efficiëntie

De wind en de ruwheid van de omgeving kunnen ook invloed hebben op de efficiëntie van een warmtepomp. In het bijzonder is de wind een belangrijke factor voor warmtepompen die werken met lucht als warmtebron. Hoe groter de windsnelheid, hoe meer warmte er uit de lucht kan worden gehaald.

De windsnelheid kan berekend worden met de volgende formule:

W = 5,76 × m × log(h/r)

Waarbij:

• W = windsnelheid in m/s
• m = constante afhankelijk van wrijving tussen luchtlagen (0,4 - 1)
• h = hoogte waarop de windsnelheid is gemeten
• r = constante die afhangt van de ruwheid (0,12 - 1)

Deze formule is afgeleid van metingen in Duitsland en kan gebruikt worden om de windbelasting te berekenen bij warmtepompen die werken op lucht als warmtebron.

Conclusie

De keuze voor een warmtepomp is een belangrijke beslissing die bepaald wordt door factoren zoals het rendement, de warmteverliesberekening en de energiekosten. Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in COP, SCOP en SPF, die elk een ander beeld geven van de efficiëntie. Het is belangrijk om deze waarden goed te begrijpen en te gebruiken bij het kiezen van een warmtepomp.

Een warmteverliesberekening is essentieel voor het dimensioneren van een warmtepomp en helpt bij het optimaliseren van de energie-efficiëntie. Hoewel het mogelijk is om deze berekening zelf uit te voeren, zijn er een aantal risico’s die moeten worden overwogen. In veel gevallen is het verstandig om een warmteverliesberekening professioneel te laten uitvoeren, vooral als je een warmtepomp laat installeren of een vergunning moet aanvragen.

Ten slotte is het belangrijk om rekening te houden met de energiekosten en de overheidsinvloed bij het kiezen van een verwarmingssysteem. Een warmtepomp kan efficiënter zijn dan een gasverwarmingssysteem, vooral bij hoge aardgasbelastingen. Door deze factoren goed te begrijpen, kan een eigenaar een verstandige keuze maken voor een warmtepomp die past bij de specifieke omstandigheden van het gebouw.

Bronnen

1. warmtepompenadvies.nl/warmtepomp-rendement/
2. kovo.nl/particulieren/zelf-een-warmteverliesberekening-maken/
3. humsterlandenergie.nl/Formules/