Het berekenen van de benodigde capaciteit van een warmtepomp: methodes, factoren en toepassing

Een warmtepomp is tegenwoordig een veelgebruikte oplossing voor het verwarmen van woningen en het voorzien in warm tapwater. Omdat warmtepompen efficiënter en duurzamer zijn dan traditionele verwarmingsmethoden, groeit de vraag naar deze installaties. Maar om de optimale prestaties te garanderen, is het van essentieel belang om de juiste capaciteit van de warmtepomp te bepalen. In dit artikel geven we een gedetailleerde uitleg over hoe de benodigde capaciteit van een warmtepomp kan worden berekend, welke factoren daarbij een rol spelen en welke methodes er beschikbaar zijn.

Inleiding

De keuze van de juiste warmtepomp is bepalend voor de comfortabele verwarming van een woning, het efficiënte gebruik van energie en de langdurige levensduur van de installatie. Een warmtepomp die te weinig vermogen heeft, kan niet voldoen aan de verwarmingsbehoeften van de woning, zowel in normale als in koude weersomstandigheden. Aan de andere kant is een warmtepomp met meer vermogen dan nodig onnodig duur en inefficiënt. Het is daarom belangrijk om de benodigde capaciteit van de warmtepomp nauwkeurig te berekenen, zodat de installatie zowel functioneel als economisch optimaal is.

De informatie op basis waarvan deze berekeningen worden gedaan, kan worden samengevat in twee hoofdmethoden: de transmissieberekening en de vuistregel op basis van gasverbruik. Daarnaast is het ook belangrijk om rekening te houden met de verwarmingssystemen in de woning, zoals centrale verwarming, boiler en buffer. In het volgende gedeelte zullen we deze aspecten en berekeningsmethoden in detail bespreken.

Methode 1: Transmissieberekening

De transmissieberekening is de meest nauwkeurige methode om de benodigde capaciteit van een warmtepomp te bepalen. Deze methode houdt rekening met het warmteverlies van de woning, de vereisten voor warm tapwater en het type verwarmingssysteem. Het warmteverlies van een woning wordt uitgedrukt in Watt per graad (W/K), wat aangeeft hoeveel warmte de woning per graad temperatuurverlies verliest aan de buitenomgeving.

Formule voor de berekening van het vermogen

Het vermogen van de warmtepompinstallatie wordt berekend met de volgende formule:

Vermogen warmtepompinstallatie [W] = Warmteverlies woning [W/K] × 26 [K]

De waarde 26 K is de standaardtemperatuurverschil die wordt gebruikt voor Nederlandse woningen, waarbij wordt uitgegaan van een binnentemperatuur van 20°C en een buitentemperatuur van -6°C.

Daarnaast moet er ook rekening worden gehouden met het warmwaterverbruik, vooral als de warmtepomp ook voor het verwarmen van het tapwater wordt gebruikt in combinatie met een indirect gestookte boiler. In dat geval moet het vermogen worden verhoogd met:

Extra vermogen warmtepomp voor boiler = 10 [W/liter] × boilerinhoud [liter]

Voorbeeld

Stel dat een woning een warmteverlies heeft van 220 W/K en een indirect gestookte boiler van 200 liter. Dan is het benodigde vermogen van de warmtepompinstallatie:

Vermogen warmtepompinstallatie = 220 [W/K] × 26 [K] + 200 [liter] × 10 [W/liter] = 5720 W + 2000 W = 7720 W

Deze methode is van toepassing in situaties waarin zowel verwarming als warm water wordt afgewerkt door de warmtepomp.

Methode 2: Vuistregel op basis van gasverbruik

Voor woningen waarvan het jaarlijks gasverbruik bekend is, is er ook een eenvoudiger vuistregel beschikbaar. Deze methode is vooral geschikt voor woningen in Nederland, waarvan het klimaat een bepaalde invloed heeft op het energieverbruik. De vuistregel luidt als volgt:

Vermogen warmtepompinstallatie [W] = Jaarlijks gasverbruik in [m³] × 4 [W/m³]

Ook in dit geval moet het extra vermogen voor de boiler worden meegenomen, zoals uitgelegd in methode 1.

Voorbeeld

Een woning verbruikt 1500 m³ gas per jaar en heeft een boiler van 150 liter. Dan is het benodigde vermogen:

Vermogen warmtepompinstallatie = 1500 [m³] × 4 [W/m³] + 150 [liter] × 10 [W/liter] = 6000 W + 1500 W = 7500 W

Deze methode is minder nauwkeurig dan de transmissieberekening, maar is handig voor een snelle inschatting. Het is echter belangrijk om de uitslag van deze vuistregel te bevestigen door een transmissieberekening of meting door een professional.

Invloed van het type verwarmingssysteem

De manier waarop de warmte wordt afgewerkt in de woning speelt ook een rol in de benodigde capaciteit van de warmtepomp. Er zijn verschillende verwarmingssystemen mogelijk, zoals vloerverwarming, radiatoren en hybride systemen. Elke methode heeft andere eisen aan het afgiftetemperatuurverschil en het vermogen van de warmtepomp.

Afgiftetemperatuur en stooklijn

De afgiftetemperatuur van het CV-water beïnvloedt de efficiëntie van de warmtepomp. Voor vloerverwarming is een lagere afgiftetemperatuur voldoende, terwijl radiatoren hogere temperaturen vereisen. Dit wordt weergegeven in de stooklijn, wat de relatie is tussen buitentemperatuur en afgiftetemperatuur van het CV-water. De stooklijn wordt meestal aangegeven als een rechte lijn tussen twee instelpunten:

• [T+20]: temperatuur van het CV-water bij een buitentemperatuur van +20°C
• [T-10]: temperatuur van het CV-water bij een buitentemperatuur van -10°C

De stooklijn is van invloed op het vermogen van de warmtepomp en moet daarom goed worden ingesteld. Een voorbeeld:

Als het CV-water bij +20°C 20°C is bij vloerverwarming, en bij -10°C 50°C, dan is de afgiftetemperatuur afhankelijk van de buitentemperatuur.

Invloed van de CV-uitstraling

Het vermogen van de CV-installatie in [W/K] speelt ook een rol in de efficiëntie van de warmtepomp. Dit vermogen wordt berekend op basis van het temperatuurverschil tussen het CV-water en de luchttemperatuur in de woning. Een hoger vermogen van de CV-installatie betekent dat de warmtepomp efficiënter kan werken, omdat meer warmte per graad temperatuurverschil kan worden afgestaan.

Buffer en boiler: extra opslagcapaciteit

Bij het installeren van een warmtepomp is het vaak verstandig om een buffer of boiler op te nemen, vooral als de warmtepomp ook voor het verwarmen van warm tapwater wordt gebruikt. Een buffer zorgt voor een betere warmteopslag en helpt bij het verminderen van het piekverbruik van de warmtepomp.

Berekening van het buffervolume

Het volume van het buffervat hangt af van het laagste vermogen van de warmtepompinstallatie. Een vuistregel is:

Volume buffervat [liter] = Laagste vermogen warmtepompinstallatie [kW] × 20 [liter/kW]

Bij een delta T van 5°C. Voor elk extra graad wordt er 4 liter/kW bijgeteld.

Voorbeeld:

Een warmtepompinstallatie met een laagste vermogen van 4 kW en een delta T van 5°C heeft een buffer van:

Volume buffervat = 4 [kW] × 20 [liter/kW] = 80 liter

Bij een delta T van 7°C:

Volume buffervat = 4 [kW] × 20 [liter/kW] + 2 × 4 [liter/kW] = 96 liter

Efficiëntie van warmtepompen: COP en SCOP

Bij het kiezen van een warmtepomp is het belangrijk om ook rekening te houden met de efficiëntie. Dit wordt uitgedrukt in de Coefficient Of Performance (COP) en de Seasonal Coefficient Of Performance (SCOP).

• COP geeft aan hoeveel warmte een warmtepomp kan leveren in vergelijking met het energieverbruik. Een COP van 4 betekent dat de warmtepomp 4 keer zoveel warmte levert als het energie verbruikt.
• SCOP is het gemiddelde COP over een volledig jaar, rekening houdend met seizoensgebonden verschillen in klimaat. Dit geeft een beter beeld van de jaarlijkse efficiëntie.

Moderne warmtepompen in Nederland hebben een SCOP van ongeveer 5,2 bij een afgiftetemperatuur van 35°C. Dit betekent dat deze warmtepompen in de praktijk vrij efficiënt werken, vooral bij lage afgiftetemperaturen zoals bij vloerverwarming.

Invloed van bouwjaar en isolatiegraad

Een belangrijk aspect bij het bepalen van het benodigde vermogen van de warmtepomp is de isolatiegraad van de woning. Een woning die slecht geïsoleerd is, verliest meer warmte aan de buitenomgeving, wat betekent dat de warmtepomp meer vermogen nodig heeft om de gewenste binnentemperatuur te bereiken en te handhaven.

Voorbeelden

• Een woning van 200 m² gebouwd in 1995 heeft bijvoorbeeld ongeveer 16 kW nodig.
• Een vergelijkbare woning gebouwd in 2018 heeft slechts 8 kW nodig, aangezien de isolatie in nieuwere woningen beter is.

Dit duidt op de invloed van de bouwjaar en isolatie op het warmteverlies. Het is daarom aan te raden om een transmissieberekening uit te voeren, vooral bij oudere woningen.

Hybride warmtepompen en combinaties

Bij hybride warmtepompen wordt de verwarmingssysteem gecombineerd met een traditionele verwarming zoals een gasfornuis. Deze oplossing is handig voor woningen waarin de warmtepomp niet voldoende vermogen kan leveren bij extreme kou, of waarin de warmtepomp alleen voor warm water en een deel van de verwarming wordt gebruikt.

Bij een hybride opstelling is het belangrijk om zowel het warmteverlies als het warmwaterverbruik te berekenen, evenals de rol van de traditionele verwarming. Het vermogen van de warmtepomp moet dan zo worden gekozen dat het samen met de traditionele verwarming voldoende is voor de verwarmingsbehoeften van de woning.

Praktische toepassing: een voorbeeld

Stel dat je een woning hebt van 200 m², gebouwd in 2010. De woning heeft een warmteverlies van 12 kW, een boiler van 300 liter en is uitgerust met vloerverwarming. Het jaarlijks gasverbruik is 1500 m³.

Transmissieberekening

Vermogen warmtepompinstallatie = 12 [kW] × 26 [K] + 300 [liter] × 10 [W/liter] = 3120 W + 3000 W = 6120 W

Dit is het benodigde vermogen van de warmtepompinstallatie.

Vuistregel

Vermogen warmtepompinstallatie = 1500 [m³] × 4 [W/m³] + 300 [liter] × 10 [W/liter] = 6000 W + 3000 W = 9000 W

De vuistregel geeft hier een hoger vermogen aan. Dit kan het gevolg zijn van het hogere gasverbruik in combinatie met de boiler. Het is aan te raden om de transmissieberekening te gebruiken in dit geval, omdat deze methode beter rekening houdt met de specifieke eigenschappen van de woning.

Conclusie

Het berekenen van de benodigde capaciteit van een warmtepomp is essentieel voor het optimaliseren van het rendement, comfort en energieverbruik van de installatie. De transmissieberekening is de meest nauwkeurige methode, aangevuld met vuistregels op basis van het jaarlijks gasverbruik. Daarnaast is het belangrijk om rekening te houden met het type verwarmingssysteem, de isolatiegraad en eventueel de combinatie met een boiler of buffer.

Een warmtepomp die goed gedimensioneerd is, zorgt voor een comfortabele verwarming van de woning, een laag energieverbruik en een langdurige levensduur van de installatie. Het is daarom verstandig om deze berekeningen uit te voeren en eventueel de hulp van een professional in te schakelen voor de transmissie- of meetmethode.

Bronnen

1. Warmtepomp berekenen
2. Welke warmtepomp heb ik nodig?
3. Warmtepomp berekenen voor zwembad
4. Rekenen met warmtepomp