Optimale werking van een warmtepomp: Temperatuurverschil (delta T) en draaitijd in minuten

Published by Redactie on september 30, 2025 | Category warmtepomp

De efficiëntie en de levensduur van een warmtepompinstallatie hangen sterk af van het correcte dimensioneren van het systeem. Een essentieel aspect bij het ontwerp en de werking van een warmtepomp is het temperatuurverschil (delta T) en de draaitijd in minuten. In dit artikel wordt uitgelegd hoe deze parameters beïnvloeden op het functioneren van de warmtepomp, welke rol een buffervat speelt, en wat de gevolgen zijn voor het rendement (COP en SCOP) van het systeem.

Inleiding

Een warmtepomp is een energiezuinig alternatief voor traditionele verwarmingsinstallaties, maar om ervoor te zorgen dat deze installatie optimaal werkt, is het essentieel om rekening te houden met zowel technische als thermodynamische aspecten. Een belangrijk uitgangspunt is dat een warmtepomp niet direct reageren kan op veranderingen in warmtebehoefte. Hier komt het begrip delta T en draaitijd in beeld. Delta T verwijst naar het temperatuurverschil tussen het afgifte- en retourwater van het verwarmingsnetwerk, terwijl de draaitijd aangeeft hoe lang de warmtepomp continu moet kunnen draaien zonder dat de installatie volledig afgekoppeld raakt.

Onder het aspect van een buffer (of buffervat) wordt verstaan een reservoir dat het systeem bevoorraadt met voldoende water om de warmtepomp gedurende een bepaalde tijd continu te laten draaien. In deze context worden ook de COP (Coefficient of Performance) en SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) relevante parameters, die het rendement van de warmtepomp in theorie en in de praktijk bepalen.

In de volgende secties zullen we deze technische aspecten in detail bespreken, met nadruk op hoe het temperatuurverschil en de draaitijd bepalen hoeveel buffercapaciteit nodig is, en wat het effect is op het energieverbruik en het COP.

Temperatuurverschil (delta T) en systeeminhoud

De hoeveelheid warmte die een warmtepomp kan leveren, wordt beïnvloed door het temperatuurverschil (delta T) tussen het afgifte- en retourwater. Hoe kleiner het delta T, hoe groter het volume water dat nodig is om de gewenste hoeveelheid warmte te leveren. Dit heeft directe gevolgen voor de benodigde buffercapaciteit in het systeem.

De ISSO 72 stelt als uitgangspunt dat een warmtepomp minimaal 10 minuten moet kunnen draaien bij de ontwerp-delta T-situatie. Dit is een fundamentele richtlijn voor het dimensioneren van het systeeminhoud. In technische termen betekent dit dat het buffervat moet zijn gecapaciteerd om voldoende water te leveren om de warmtepomp gedurende die periode continu te laten draaien.

Bij een voorbeeldinstallatie met een warmtepomp die 10 kW levert, kan men de benodigde buffercapaciteit berekenen met behulp van de volgende formule:

$$ Q_v = \frac{P}{\rho \cdot c \cdot \Delta T} $$

waarbij: - $ Q_v $ = volume flow in m³/sec - $ P $ = vermogen in Watt - $ \rho $ = soortelijke massa van water (998 kg/m³) - $ c $ = soortelijke warmte van water (4190 J/kg·K) - $ \Delta T $ = temperatuurverschil in Kelvin

Deze berekening leidt tot een benodigde buffercapaciteit van ongeveer 15 liter per kW afgegeven vermogen bij een delta T van 10°C, 20 liter per kW bij een delta T van 7°C, en 28 liter per kW bij een delta T van 5°C.

Deze getallen zijn afgeleid uit een voorbeeldsituatie waarin het systeem volledig dicht kan lopen door de naderegeltechniek. In een modulerende warmtepompinstallatie is het echter verstandig om uit te gaan van het minimumvermogen van de warmtepomp, aangezien het moduleren van het vermogen ook tijd kost.

Draaitijd in minuten en het rol van het buffervat

Het buffervat speelt een cruciale rol in het zorgen voor een voldoende systeeminhoud. Bij een warmtepompinstallatie die volledig dicht kan lopen, is het essentieel dat het buffervat voldoende water kan leveren om de warmtepomp gedurende 10 minuten te laten draaien. Bij een modulerende warmtepomp, waarbij het vermogen zich aanpast aan de warmtebehoefte, is de benodigde buffercapaciteit lager. In dit geval wordt uitgegaan van het minimumvermogen van de warmtepomp.

Bijvoorbeeld, voor een modulerende warmtepomp met een vermogen van 16 kW, die kan werken tussen 4 en 16 kW, is een buffer nodig die het minimumvermogen van 4 kW ondersteunt. Bij een delta T van 7°C is dit 4 kW × 20 liter = 80 liter. Het is aan te raden om deze waarde iets te overschrijden, bijvoorbeeld tot 100 liter, om rekening te houden met de eventuele vertraging tijdens het moduleren.

Vuistregel voor buffercapaciteit

Om het dimensioneren van het buffervat eenvoudiger te maken, is er een vuistregel ontwikkeld:

Bij een delta T van 5°C: ca. 28 liter per kW afgegeven vermogen
Bij een delta T van 7°C: ca. 20 liter per kW afgegeven vermogen
Bij een delta T van 10°C: ca. 15 liter per kW afgegeven vermogen

Deze vuistregel geldt voor een aan/uit warmtepompinstallatie. Bij een modulerende warmtepomp moet men uitgaan van het minimumvermogen.

COP en SCOP: Rendement in theorie en praktijk

Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP en de SCOP. De COP is een momenteel rendement dat het verhouding geeft tussen het afgegeven warmtevermogen en het geleverde elektriciteitsverbruik. De SCOP, ook wel SPF genoemd, geeft het gemiddelde rendement over een hele seizoenperiode. De SCOP is dus een betere maat voor de praktische prestaties van de warmtepomp.

De COP van een lucht/water warmtepomp wordt meestal gemeten bij een buitentemperatuur van 7°C en een afgiftetemperatuur van 35°C. Hier kan een COP van 4.4 worden gemeten. Bij een afgiftetemperatuur van 45°C daalt de COP tot 3.6. Dit laat zien dat hoe hoger de afgiftetemperatuur, hoe lager het rendement van de warmtepomp.

In Nederland en België, die behoren tot midden Europa, wordt de SCOP berekend op basis van drie klimaatzones. Voor lucht/water warmtepompen is de SCOP in de praktijk rond 3.5 tot 4.5, afhankelijk van de afgiftetemperatuur en de klimaatomstandigheden. Voor bodem/water warmtepompen is de SCOP meestal hoger, omdat de bron (grondwater of bodem) een constantere temperatuur heeft dan de buitenlucht.

Invloed van het warmteafgiftesysteem op COP en SCOP

Het type warmteafgiftesysteem heeft een directe invloed op de COP en SCOP. Traditionele radiatoren werken met hoge afgiftetemperaturen (meestal tussen de 60 en 80°C), wat leidt tot een lagere COP. Vloerverwarming daarentegen werkt met lage afgiftetemperaturen (tussen 20 en 35°C), waardoor de COP aanzienlijk hoger kan zijn. Dit maakt vloerverwarming een aantrekkelijke optie wanneer men het rendement van de warmtepomp wil maximaliseren.

Ook de kwaliteit van de isolatie van de woning speelt een rol. Bij goede isolatie is minder warmtebehoefte nodig, wat betekent dat de warmtepomp minder vaak en minder intens moet werken. Dit zorgt op zijn beurt voor een hoger rendement.

Praktisch voorbeeld: Energiebehoefte en warmtepompgebruik

Om te illustreren hoe het rendement in de praktijk werkt, nemen we een voorbeeld van een woning met een transmissie van 8 kW. In januari, de koudste maand, draait een warmtepomp gemiddeld 218 vollasturen. Dit betekent dat voor verwarming 218 uur × 8 kW = 1744 kWh benodigd is. Bovendien is er energie nodig voor tapwater, dat bij twee bewoners ca. 2000 kWh per jaar is, of 166 kWh per maand.

Als de warmtepomp een SCOP van 4 heeft, dan is het totaal benodigde elektriciteitsverbruik voor deze woning in januari ca. 436 kWh (1744 kWh : 4). Voor tapwater is er dan ca. 41.5 kWh nodig. Dit leidt tot een totaal verbruik van 477.5 kWh in januari.

Dit voorbeeld laat zien dat de keuze van het warmteafgiftesysteem en het rendement van de warmtepomp directe gevolgen heeft voor het energieverbruik en daarmee ook voor de kosten.

Buffer en hydraulische ontkoppeling

Een buffervat heeft niet alleen een functie als opslag voor warm water, maar ook als hydraulische ontkoppeling in het systeem. Dit betekent dat de stroming van water in het buffervat zowel van onder naar boven als van boven naar onder kan verlopen, afhankelijk van welke pomp de sterkste flow levert.

Deze hydraulische ontkoppeling zorgt ervoor dat het buffervat het systeem bevoorraadt met voldoende water om de warmtepomp te laten draaien, zonder dat de pomp van het afgiftesysteem direct gekoppeld hoeft te zijn aan de warmtepomp. Dit is vooral belangrijk bij geheel naderegelde installaties, waarbij de pomp het vermogen kan terugdraaien.

De rol van het boiler in een warmtepompinstallatie

Omdat een warmtepomp geen directe warmtebron is zoals een cv-ketel, is het noodzakelijk om een boiler in te bouwen voor tapwater. Het boiler moet speciaal zijn ontworpen voor gebruik met een warmtepomp, omdat het verwarmpjesoppervlak (VO) groter moet zijn bij lage afgiftetemperaturen.

De temperatuur van het tapwater aan het tappunt moet in Nederland minimaal 55°C zijn, volgens de NEN 1006. Rekening houdend met afkoeling in de leidingen, moet het boiler op ongeveer 58°C worden gebracht. Daarnaast is het nodig om wekelijks de boiler te desinfecteren volgens de richtlijnen van ISSO publicatie 30.5 en 55.1. Dit kan via drie methoden worden gedaan.

Als de verkeerde boiler wordt gekozen, kan dit leiden tot pendelgedrag van de warmtepomp of HD storingen (overbelasting). Daarom is het belangrijk om een boiler te kiezen die geschikt is voor gebruik met een warmtepompinstallatie.

Conclusie

De optimale werking van een warmtepompinstallatie hangt af van een aantal essentiële parameters, zoals het temperatuurverschil (delta T), de draaitijd in minuten, en de benodigde buffercapaciteit. De ISSO 72 biedt een duidelijk uitgangspunt voor het dimensioneren van het buffervat, waarbij een draaitijd van ten minste 10 minuten wordt aanbevolen. Aan de hand van een berekening kan men de benodigde buffercapaciteit bepalen, afhankelijk van het afgegeven vermogen en het delta T.

Daarnaast speelt het rendement (COP en SCOP) een belangrijke rol in het bepalen van de efficiëntie van de warmtepomp. Het type warmteafgiftesysteem (radiatoren of vloerverwarming) heeft directe invloed op deze rendementwaarden. Voor vloerverwarming is een lagere afgiftetemperatuur mogelijk, wat leidt tot een hoger rendement. De kwaliteit van de isolatie van de woning is hierbij ook een bepalende factor.

Ten slotte is het kiezen van de juiste boiler van groot belang. Een boiler die ontworpen is voor gebruik met een warmtepomp, zorgt voor een betere warmtewisseling en voorkomt problemen zoals pendelgedrag of storingen. Door deze aspecten goed in overweging te nemen, kan men een warmtepompinstallatie realiseren die zowel efficiënt is als duurzaam in gebruik.

Bronnen

minute
grade